嵌入式實時控制系統是指在系統規定的時間間隔內，調節或強制被控制對象完成預定動作或做出及時響應；能對輸入做出快速響應、快速檢測和快速處理；并能實時提供現場驅動操作信號，以實現對被控對象控制的系統。嵌入式實時控制系統軟件方面的不可靠情況較少，而硬件故障時有發生。

    在硬件可靠性方面，已有學者都進行了相關研究：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表決系統進行了可靠性模型總結，并提出了優化策略；Arulmozhi[3]對異構部件組成的k/n表決系統提出了一種簡單而有效的計算模型；Sherwin和Bossche[4]對備用系統進行了可靠性研究與分析；Pukite[5]對一些常見的硬件結構進行了Markov建模，同時對這些硬件結構的可靠性進行了歸納總結；梅登華等[6]人對鐵路信號控制系統的硬件可靠性進行了研究。這些研究對提高計算機系統的可靠性具有十分重要的意義，但對嵌入式實時控制系統硬件可靠性來說，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)、電路及其結構CiS(Circuit and its Structure)、電路板CB（Circuit Board）和執行裝置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、可選電路及其結構ICiS2不能超過N2，……、電路板布線方式ICBn不能超過Nn-1、執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[7]。
 
   

 

3 算例分析
    參考文獻[16]設計了嵌入式車站信號聯鎖控制器，應用本文的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
    嵌入式聯鎖控制器采用冗余結構，單控制器硬件包括MCU、通信模塊和外圍接口等，具體硬件設計可參見參考文獻[16]。對嵌入式聯鎖控制器的單個MCU的各個組成模塊進行分析，得到如圖4所示的基本任務可靠性框圖[17]。
3.2 各IP硬核可靠度
    依據本文模型，以圖5所示的嵌入式聯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，并結合具體實例，通過對嵌入式聯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的可靠性設計要求，能夠對ERCS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、普遍性和數據真實性，符合IEC61165標準。
參考文獻
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