利用软件冗余技术提高嵌入式系统可靠性

摘要 ： 对嵌入式系统的定义、 组成及特点进行 了 绍， 介 对软件冗余技术的定义及程序编码要求进行了阐述 ， 从多个方面讲述 了 高嵌入式系统可靠性的方法。 提 这些方法具有一定的通用性和实用性 。 关键 字： 嵌入式系统 ； 软件冗余； 系统可靠性 ； 看门狗； 滑动窗口协议 ； 热备份
当产 品要急于交与用户使用， 系统中却还存在潜在的问题
（） １ 程序编码 基本要求 ： 程序结构清晰、 简单 易懂 ， 单个 函数的程序行数不得超 过１ ０ 打算干什么， ０ 行； 要简单、 直截 了
２１ ０ １年第 ３期
（ 总第 １３ 期 ） １
信 息 通 信
Ｉ ＮＦ０ＲＭ ＡＴＩ ＯＮ ＆ Ｃ０Ｍ Ｍ ＵＮＩ ＡＴ ＯＮＳ Ｃ Ｉ
２ ｌ ０１
（ ｕ ． Ｎ １ ３ Ｓｍ ｏ １）
利用软件冗余技术提高嵌入式系统可靠性
王志访 徐建 斌 ，
（． １江西联创通信有限公 司， 江西 南昌 ３ ０ ９ ； ． ３ ０ ６ ２江西省高速公路联 网管理中心， 江西 南昌 ３ ０ ０ ） ３ ０ ３
性、 也有的是为了保证系统运行的正确性。 介绍的这些方法， 大 多都是针对特定的问题 而采取的特定方法 ， 具有一定的通用性
和 实用 性 。
１ 嵌入式系统的特点 ． ３
嵌入式系统是计算机 技术、 通信技术、 半导体技术 、 电 微 子技术、 语音 图像数据传输技术、 甚至传感器等先进技术和具
本章将从多个方面介绍提高嵌入式系统的可靠性的方法 。 这 些 方 法 有 的是 为了提 高 系 统 通 信 的可 靠 性 、 的是 为了提 高 有
数 据 的 安全 性及 抗风 险能 力 、 的 是为 了提 高 系 统 运行 的健 壮 有
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实时操作系统 （Ｔ Ｓ ： 于管理应 用软件， Ｒ Ｏ ）用 并提 供一种机 制， 使得处理器分 时地执行各个任务并完成一定的时限要求。 应用软件： 实现具体业务逻辑功能。
行合理的配置与操作， 以避免程序在正常工作时也出现不必要 的复位或等待复位时间过长现 象。
３ 在 系统人机接口设计时应留有 “ ． ２ 复位键” 防止系统运 ，
行 时出现 异 常
由于嵌入 式产 品大多都 具有系统启动速度 快的特点。 因 此， 我们在进行人机接 口设计 时， 留有系统 “ 可 复位键 ” 当然 ， 这个 “ 复位键 ” 应当是一个组合键， 而不是一个单键 。 这样 ， 当 系 统 运 行 过 程 中 出现 异 常 时 ， 们 可 通 过 按这 个 “ 我 复位 键 ” 来 进行重 新启动系统 。 在这种方式中在程序代码 中需增加对 “ 复 位键 ” 按下的检测程 序代码， 并调用复位操作。 通过使用该 “ 复 位键” 进行复位操作时， 最好选择系统处 于空 闲状 态并且系统
体应 用 对 象 相 结 合 的更 新换 代 产 品。
３ 采 用看 门狗防止程 序进入 死循 环 ． １
该 方法 是一 种 最 常用 而 又最 简单 的方 法 ， 方 法 主 要是 为 该
防止应用程序在运行 过程中因出现异常进入死循 环导致系统 死机现象。 该方法一般可在定时器或主程序 中定期地进行 “ 喂
出现 了异 常现 象 。 当然 ， 果 系 统 运 行 正常 也 就 没 必 要 进 行 该 如
２ 软件冗余技术及程序编码要求
２ 软件冗余技术的定义 ． １
所谓软件冗余技术主要是指在软件 设计过程 中， 除完成编 写系统功能本身所需的程序代码外， 为提高系统 的性能及可靠 性等其他各种特性， 而额外增加一些必要的附加的程序代码技
测 试 的程 序 必 须 通 过单 元测 试 。
１ 嵌 入 式系统 的组 成 ． ２
嵌入式系统一般有３ 个组成部分： 硬件、 实时操作系统及应 用软件。
硬 件 ： 括 处 理 器 ， 储 器 （０ 、 Ａ ） 输 入 输 出 设备 ， 包 存 ＲＭ Ｒ Ｍ， 辅 助系 统 等 。
３ 提高嵌入式系统可靠性的方法
术［。 ２ ］
２ 程 序编码 要求 ． ２
软件 冗余技术 的采用 不应 当只停 留在 软件 技术处理手段 上， 还应 当体现在程序编码及程序书写风格上。 为此 ， 我们 应尽量遵 循 以下 的程 序编 码规则 （ 语言为 以Ｃ
例） 。
复位操作了。
３ 程序代码中必要时可增加定时复位操作 ． ３
中图分类号： Ｐ ７ ． 文献标识码 ： 文章编号 ：６ ３１３ ２ １） ３０ ０ ．２ Ｔ ２３５ Ａ １７ ．１１（０ １ ０ ．０ ６０
１ 嵌入式系统概述
１嵌入式系统的定义 ． １
嵌入式系 统是 以应用为中心， 以计算机技 术为基础 ， 软件 硬 件 可裁 减 ， 应 应 用 系统 对 功 能 、 靠性 、 本 、 积 及功 耗 适 可 成 体 严格 要求 的专用计算机系统［ 。 １ ］
回头检查； 改一个错误时可能产生新的错误， 因此在修改前首 先考虑对其它程序 的影响； 所有变量在调用前必须被初 始化 ： 对所有用户的输入 ， 必须进行合法性检查； 程序运行与环境有 关联时， 必须主动去处理发生的意外事件， 如文件是否存在 ， 读写权限， 打印机 是否联机 ， 操作系统是否变化， 路径是否存 在 ， 据 源 是 否存 在 ； 数 单元 测 试 也 是 编 程 的一 部 分 ， 交 联 调 提
狗 ” 作 ， 外 ， 有 较 长 延 时 的 地 方 也 应 该 进 行 “ 狗 ”操 操 另 在 喂 作。 使用该方法时， “ 对 喂狗”时机及看 门狗 “ 出时长” 溢 需进
嵌入式系 统往往 是技术密集 、 投资强度 大、 高度分散、 不 断创新的知识密集型系统， 反映当代最新技术的先进水平。 嵌入式系 统中的操作系统和 功能软件集成 于计 算机硬件 系统中， 简单地说 ， 就是系统的应用软件与硬件的一体化 ， 类似 于Ｂ Ｏ 的工作 方 式 ， 有 软件 代 码 小 、 ＩＳ 具 高度 自动化 、 响应 速 度 快等特点， 特别适合于要求实时和多任务的体系 。