Введение

Введение

Главная тенденция для перспективных как космических, так и авиационных систем – интеграция в единый бортовой комплекс системы обработки данных и управляющих модулей, коммуникационного оборудования, датчиков и исполнительных устройств (с обработкой на месте), систем сбора и передачи данных.

Естественным подходом к эффективному использованию технических средств на борту является интегральность комплекса оборудования, многоцелевое использование технических средств для решения различных функциональных задач. Для этого требуются современные бортовые коммутационные и вычислительные архитектуры, новые возможности высокоскоростных соединений и распределенной обработки в реальном масштабе времени.

При разработке современных комплексов бортового оборудования, функционирующих в реальном масштабе времени и объединяющих разнородное функциональное оконечное оборудование, возникает проблема увеличения скорости передачи, по причине постоянно возрастающего потока информационных сигналов, что требует внедрения новых информационных технологий и разработки соответствующих средств информационного обмена.

Внедрение в комплексы бортового оборудования интерфейсов работающих на высоких скоростях позволяет обеспечить:

возможность построения единого интегрального комплекса бортового оборудования с динамически перестраиваемой, реконфигурируемой структурой; повышение скорости передачи массивов данных; необходимые уровни достоверности передачи данных, в том числе за счёт увеличения электромагнитной совместимости; улучшение массогабаритных характеристик оборудования; возможность увеличения количества различных узлов в составе бортовой аппаратуры.

Возрастающая сложность проектируемой аппаратуры требует современных методов отладки и тестирования, что приводит к необходимости пересмотреть подход к проектированию отладочных стендов, которые применяются при регулировании разработанной аппаратуры или при ремонте имеющейся. В настоящее время выпускаемая и эксплуатируемая стендовая аппаратура строится по принципу узкоспециализированных устройств, исполняющих заложенные в них пользовательские алгоритмы. Замену этих алгоритмов невозможно провести оперативно, т. к. процесс перепрограммирования относительно долгий и трудоёмкий процесс. Модернизация такого оборудования возможна только путём полной его замены.

Важность перехода на проектирование бортового оборудования и отладочных стендов с использованием специализированных интегральных микросхем (СБИС «система-на-кристалле», ПЛИС) запрограммированных на выполнение функций, обеспечивающих обмен данными в соответствии с современными телекоммуникационными стандартами и интерфейсами, определяется следующими факторами:

назревшей потребностью в унифицированной и гибкой по возможностям функционального применения коммуникационной и стендовой аппаратуре; необходимостью сокращения ресурсов, трудоемкости и сроков разработки комплексов разного назначения за счет использования имеющихся наработок.

Цель данного дипломного проекта – разработка преобразователя интерфейсов UART и ГОСТ18977-79, осуществляющего преобразование информационных потоков в обоих направлениях в режиме реального времени.

Разработке подлежат следующие схемотехнические решения:

приёмо-передатчик UART; приёмо-передатчик ГОСТ 18977-79; протокол взаимосвязи управляющего компьютера, или специализированного устройства его заменяющего, с разрабатываемым устройством, поддерживающий:

обмен данными; конфигурацию приёмо-передатчика ГОСТ 18977-79;

компенсация разности скоростей интерфейсов методом буферизирования.

Техническое задание
Наименование и область применения

Преобразователь интерфейсов UART(RS-232) – ГОСТ 18977-79.

Заказан заказчиком как независимая единица. На предприятии используется в составе отладочных стендов бортовых комплексов воздушной связи.

Среда разработки

Проект должен быть создан в САПР QUARTUSII  v.9.1, на HDL-языке Verilog, верхний уровень описания – графический. Стадии компиляции: анализ и синтез, размещение и разводка, ассемблирование.

Интерфейс взаимодействия с УУ

асинхронный сброс от кнопки; интерфейс: UART (RS-232); кол-во разрядов  данных: 8; бит чётности: отсутствует; кол-во стоповых битов: 1; частота работы: 115,2 кГц; назначение сигнальных выводов:

TD – последовательные данные из U-линии в ПИ; RD – последовательные данные в U-линию из ПИ; DTR – асинхронный сброс ПИ; CTS – уведомляет УУ об полном заполнении БЗУ, УУ должен приостановить передачу U-кадров данных; DSR – уведомляет УУ о наличии А-кадров в БЗУ; RI – уведомляет УУ о передачи в настоящий момент А-кадра; DCD – уведомляет УУ о приёме в настоящий момент А-кадра; RTS – переключение ПИ в режим контроля.

Интерфейс взаимодействия с удалённым оборудованием

Параметры указаны для передатчика  и приёмника, если не оговорено особо.

интерфейс: ГОСТ 18977-79; кол-во каналов: 2 (основной, резервный); скорость передачи: 48 кГц, 100 кГц; сигнал кадровой синхронизации (сигнал готовности): присутствует; размер слова: 8, 16, 32 разряда; кол-во слов: 1 – 32; пауза между словами: 4 – 40 тактов; пауза между установкой сигнала готовности и первым разрядом первого слова (начальная): 4 – 40 тактов; пауза между последним разрядом последнего слова и снятием сигнала готовности (конечная): 4 – 40 тактов; пауза между снятием сигнала готовности и установкой следующего сигнала готовности (кадровая): 4 – 40 тактов; перевод линии в высокоимпедансное состояние – присутствует (передатчик); искажённый кадр – отбраковывать (приёмник).

Формат кадра приведён на рис. 4.1.

Контроль

Контроль осуществлять путём мультиплексирования выхода резервной линии модуля А-передатчика на вход основной линии модуля А-приёмника.

Сброс

Сброс устройства проводить:

по сигналу DTR; нажатием кнопки на устройстве.

Требование к U-протоколу взаимодействия ПИ и УУ

U-протокол должен поддерживать:

конфигурирование А-передатчика согласно п. 4.4; передачу от УУ в ПИ данных, предназначенных для формирования А-кадров передаваемых в А-линию; передачу от ПИ в УУ данных А-кадра, принятого из А-линии, с уведомлением о количестве слов в этом кадре.