梁欣颖，王旭昊

（中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，西安 710065）

1 引言

时间调度表是一种基于时间分区的调度方法，该方法将处理器时间划分区，分区之间采用时间窗口调度机制，通过时间调度表进行配置，分区间没有优先级之分[1]。余度系统一般采用双握手的同步方法消除双通道间的时间差[2]，在基于时间调度表的双通道系统中，加电同步采用传统的同步方法可以消除系统上电后进入实时处理前的时间差，但是周期同步是在实时任务中处理的，实时任务本身被划分在某个时间窗口内，该时间窗口固定，因此双握手方法失效。为解决该问题，本文提出了一种基于时间调度表的双通道同步方法。

2 系统需求

该双通道系统的任务周期可分为10ms和40ms，如系统控制功能和重构系统的任务的周期为10ms；该系统与其他系统的信息通信、部分控制计算功能周期为40ms。为保证通道间数据的一致性以及数据的延时，采用基于时间调度表的确定性的时序调度，具体时序见图1。我们将实时任务定为一个大帧周期为40ms，可分为4个小帧，每个小帧10ms。每个小帧被划分为5个时间窗P1到P5，T1到T5为五个任务队列，分别对应五个时间窗。每小帧的任务队列必须在对应的时间窗口内完成。其中T4任务队列的周期为40ms，且T4任务队列若顺序执行，其执行时间大于10ms，故将T4任务队列组划分为四个子任务队列，T4-1到T4-4，每小帧的P4窗口仅执行一个子任务队列。

为保证两通道的每个小帧同时开始执行，需要每小帧进行周期同步，这种同步方式，我们称为小帧同步，小帧同步属于T1任务。对于其他任务，这样的策略可以满足同步的要求，但对于T4任务，需进行大帧同步。为保证双通道间T4任务的一致性，我们对大帧的四个小帧增加一个小帧号，根据小帧号决定当前时间窗执行哪个子任务，即保证双通道的小帧号一致。大帧同步也属于T1任务队列。

图1 控制时序图

3 小帧同步

若采用传统的双握手策略，假设A、B通道当前系统时间差为TD，第一次握手采用确定时间的高电平输出，第二次握手采用低电平，一旦检测到对方为低，则第二次握手结束，最长等待时间一定，当到达如图2所示的同步点时，双通道暂时达到了同步的目的，其余的T1任务可认为是同一时刻执行。由于T1任务处于时间窗P1，双通道的P1相同，当P1的时间窗结束时，时间差TD’重新出现，小帧同步失效。

为消除时间窗对双握手策略的影响，分区P1采用可调整的时间窗。第一次握手前，先检测对方通道是否先执行小帧同步任务（即检测到对方输出高电平），若对方通道先执行，则将本通道的分区P1时间窗减小若干个调度周期。这样，当P1的时间窗口结束时，不会出现新的较大的时间差，见图3。

图2 P1调整前

图3 P1调整后

4 大帧同步

大帧同步的目的在于双通道间的小帧号一致，使得在相同时刻大任务帧内P4窗口执行的T4的子任务相同。在小帧同步成功后，大帧同步通过通道间通讯来读取对方通道的小帧序号来进行同步判断。

在大任务帧的最后一帧（即第4小帧）进行一次大帧同步，从交叉传输的数据中获取对方通道的小帧号，与本通道小帧号对比，若一致则大帧同步成功，否则大帧同步失败。大帧同步应在小帧同步后进行。

5 同步恢复

（1）小帧再同步。当小帧失步（即小帧同步失败，双握手不成功）后，需遵循备份跟随主控的原则让备份跟上主控的节拍，该处理措施称为小帧再同步。再同步过程中需关闭中断，故不需要再对时间窗口进行调整。

主控通道失步后，主控通道不进行同步恢复；备份通道失步后，应立即再握手，第一次握手查询时间应大于正常同步查询时间，第二次握手查询时间远大于正常同步查询时间；若再握手失败，备份通道可以取消小帧同步并上报小帧再同步失败。为了增加小帧再同步成功的概率，可以将小帧再同步的握手过程重复若干次。

（2）大帧同步恢复。当大帧同步失败后，也遵循备份跟随主控的原则让备份跟上主控的节拍。具体方法为主控通道不做处理，备用通道将本通道的小帧号设置为主通道的小帧号，直到最后一帧再次检测到大帧同步成功。

6 结束语

本文通过对采用分区调度时间的确定性双余度系统同步需求的分析，提出了一种可调整分区的双通道同步方法。该方法采用小帧同步和大帧同步相结合的周期同步策略，并给出了同步失败后的同步恢复处理措施。为双余度系统的高可靠性提供基石。该方法可广泛应用于采用确定性时间调度的余度系统的同步机制中。