嵌入式實時控制系統(tǒng)是指在系統(tǒng)規(guī)定的時間間隔內(nèi)，調(diào)節(jié)或強制被控制對象完成預(yù)定動作或做出及時響應(yīng),；能對輸入做出快速響應(yīng),、快速檢測和快速處理；并能實時提供現(xiàn)場驅(qū)動操作信號,，以實現(xiàn)對被控對象控制的系統(tǒng)。嵌入式實時控制系統(tǒng)軟件方面的不可靠情況較少,，而硬件故障時有發(fā)生,。

    在硬件可靠性方面，已有學者都進行了相關(guān)研究：Bobbio等人[1]對單部件Markov模型進行了可靠性分析,；Kuo和Zuo[2]對n取k表決系統(tǒng)進行了可靠性模型總結(jié),，并提出了優(yōu)化策略；Arulmozhi[3]對異構(gòu)部件組成的k/n表決系統(tǒng)提出了一種簡單而有效的計算模型,；Sherwin和Bossche[4]對備用系統(tǒng)進行了可靠性研究與分析,；Pukite[5]對一些常見的硬件結(jié)構(gòu)進行了Markov建模，同時對這些硬件結(jié)構(gòu)的可靠性進行了歸納總結(jié),；梅登華等[6]人對鐵路信號控制系統(tǒng)的硬件可靠性進行了研究,。這些研究對提高計算機系統(tǒng)的可靠性具有十分重要的意義，但對嵌入式實時控制系統(tǒng)硬件可靠性來說,，還需要對其進行深入細致的研究,。
1 ERCS目標定義
    在對嵌入式實時控制系統(tǒng)ERCS(Embedded Real-time Control System)硬件可靠性進行研究之前，需先定義其硬件構(gòu)成,。任何ERCS的硬件都由EDU和IP硬核組成,。IP硬核由電子元器件EC(Electronic Components)、電路及其結(jié)構(gòu)CiS(Circuit and its Structure),、電路板CB（Circuit Board）和執(zhí)行裝置ED（Executive Device）等組成,。
    ERCS硬件組成的每個部分，都具有一定的約束,，即：電子元器件IEC1不超過N1,、可選電路及其結(jié)構(gòu)ICiS2不能超過N2，……,、電路板布線方式ICBn不能超過Nn-1,、執(zhí)行裝置可選種類或可選裝置不超過Nn,；而某種功能的可選硬件有多種，這些可選的硬件具有不同的可靠性參數(shù)[7],。
 
   

 

3 算例分析
    參考文獻[16]設(shè)計了嵌入式車站信號聯(lián)鎖控制器,，應(yīng)用本文的ERCS硬件可靠性模型對其進行可靠性分析。
3.1 控制器硬件的可靠性
    嵌入式聯(lián)鎖控制器采用冗余結(jié)構(gòu),，單控制器硬件包括MCU,、通信模塊和外圍接口等，具體硬件設(shè)計可參見參考文獻[16],。對嵌入式聯(lián)鎖控制器的單個MCU的各個組成模塊進行分析,，得到如圖4所示的基本任務(wù)可靠性框圖[17]。
3.2 各IP硬核可靠度
    依據(jù)本文模型,，以圖5所示的嵌入式聯(lián)鎖控制器的電源電路為例,，查閱各組成電路的手冊，得到如表1所示的各種芯片及器件的失效率,。

    本文針對ERCS硬件進行了可靠性建模與分析,，并結(jié)合具體實例，通過對嵌入式聯(lián)鎖控制器硬件采用本文的可靠性模型進行可量化計算可知,，該模型適合實時控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計要求,，能夠?qū)RCS硬件可靠性進行量化計算；同時,，該模型適合對ERCS硬件可靠性進行分配與計算,，具有可接受性、普遍性和數(shù)據(jù)真實性,，符合IEC61165標準,。
參考文獻
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