Разработка бортового модема для обмена данными fans в самолетов в-757/767 (стр. 9 )

Сфера применения СБИС ПЛ чрезвычайно широка, на них могут строиться не только крупные блоки систем, но и системы в целом, включая память и процессоры. Области применения СБИС ПЛ уточняются в дальнейшем, предварительно отметим важность таких применений, как отработка прототипов систем при их проектировании ~ даже если конечная реализация систем рассчитана на другие средства, и создание малотиражных изделий быстрыми и эффективными способами.

После анализа предлагаемых на современном рынке ПЛИС микросхем наиболее подходящим вариантом представляется применение в предлагаемом варианте процессорного модуля бортового модема ПЛИС A54SX32A производства фирмы ACTEL.

ПЛИС состоит из множества ячеек. Функциональная схема одной ячейки приведена на (рис. 23).

Рис. 23. Функциональная схема одной ячейки. Входными сигналами данной схемы являются выводы D0-D3, а выходным сиг­налом - Y Сигналы А и В являются управляющими.

Разработка внутреннего интерфейса, памяти для хранения неисправностей, памяти для хранения данных ARINC.

С задачей обмена информацией между модулями МПС или другими блоками связано понятие стандартного интерфейса, т. е. совокупности средств, обеспечивающих совместимость модулей или иных блоков.

Аспектами стандартизации интерфейса являются функциональная, электрическая и механическая совместимости.

Функциональная совместимость модулей требует выработки определенных управляющих сигналов, генерируемых обменивающимися модулями, имеющих заданное смысловое значение и временное положение.
Электрическая совместимость обеспечивается определенными уровнями сигналов, их мощностями и т. п.

Механическая совместимость предполагает применение определенных
типов и размеров конструкций, соединителей и т. д.

Соответственно сказанному, к основным элементам интерфейса относят протокол обмена (совокупность правил, регламентирующих способ выполнения заданных функций), аппаратную часть (физическую реализацию устройств) и программное обеспечение.

На характер интерфейса существенно влияет область его применения, согласно областям применения выделяют несколько классов интерфейсов. Интерфейс межмодульного обмена в микропроцессорных системах, с которым связаны рассматриваемые в этой главе БИС, называют системным (внутренним).

Для организации интерфейса в предлагаемом процессорном модуле применены шинные формирователи типа 74АС245.

Шинные формирователи (ШФ), называемые также приемопередатчиками, шинными драйверами или магистральными вентиль - буферами, включаются между источником информации и шиной. Они усиливают сигналы по мощности при работе на шину, отключают источник информации от шины, когда он не участвует в обмене, формируют при необходимости требуемые уровни сиг­налов логической 1 или 0, двунаправленные ШФ позволяют в зависимости от сигнала управления передавать сигналы в шину ИЛИ, напротив, принимать их с шины и передавать приемнику данных.

Память для хранения неисправностей предлагается в виде одной микро­схемы перепрограммируемой постоянной памяти АТ128С010 производства компании ATMEL. Данная микросхема позволяет хранить данные объемом 128К, что является достаточным для запоминания неисправностей, выявленных в процессе работы процессорного модуля. Далее эти неисправности можно использовать для расшифровки и диагностики состояния процессорного модуля. В качестве оперативного запоминающего устройства для хранения состояния при случайном кратковременном сбое питания предлагается использо­вать микросхему WMS256K16 - ОЗУ объемом 256 килобит. В качестве постоянной памяти для хранения данных по работе с шиной ARINC предлагается использовать память типа NAND NANDO 1G-B. Микро­схемы NAND - флэш характеризуются типичным временем стирания блока 2 и позволяют выполнять 100000 циклов записи/стирания. Гарантированное время сохранности данных составляет 10 лет. Важной особенностью микросхем памяти типа NAND является их повзводная совместимость вне зависимости от емкости. Это позволяет очень легко улучшать потребительские характеристики конечного изделия [17].

Для установки всех элементов в исходное состояние при включении питания применим схему сброса на триггере Шмитта, изображённую на (рис. 24).

Рис. 24. Схема сброса блока по питанию.

На (рис. 25) показана схема автогенератора, в которой положительная обратная связь через кварц BQ1 охватывает два элемента DD1.1 и DDI.2, причем каждый из них выведен в линейный усилительный режим с помощью резисторов отрицательной обратной связи R1 и R2. Элемент DD1.3 применен как буферный, чтобы уменьшить влияние нагрузки на частоту генератора.

Генератор стробирующих импульсов (ГСИ)

Генератор ГСИ предназначен для формирования стробирующих импульсов записи информации в ФВВ и РГВ (STR1 и STR2). Схема включения формирователей стробирующих импульсов приведена на (рис. 26).

ГСИ выполнен на элементах микросхемы К555АГЗ DD5 и DD6 формирующих импульсы заданной длительности. По положительному фронту тактового импульса (С) запускается одновибратор DD5.1, который формирует импульс длительностью t\. По спаду импульса ti запускается  одновибратор DD5.2, формирующий длительность импульса записи STR1.

Рис. 25. Схема генератора прямоугольных импульсов.

Рис. 26. Схема генератора стробирующих импульсов.

По фронту импульса STR1 запускается одновибратор DD6.1, который
формирует импульс длительностью t2. По спаду импульса t2 запускается одновибратор DD6.2, формирующий длительность импульса записи STR2.

Импульс «STR1» записывает состояние ГПСП и СЧЦ в ФВВ. Поэтому
время t должно быть больше длительности переходных процессов в ГПСП и
СЧЦ и определяется максимальными временными задержками от тактовых
входов до тактовых выходов в этих блоках. Импульс «STR2» предназначен для записи откликов с контролируемого и эталонного ТЭЗов в РГВ. Причем, к этому моменту все переходные процессы в ТЭЗах должны закончиться.

По заданной частоте тактового генератора длительность одного цикла
проверки будет равна 12,5 мкс.

2.2.Разработка программного обеспечения для бортового модема

2.2.1. Разработка алгоритма работы модема

Программное обеспечение предлагаемого усовершенствованного блока ATSU, способного работать как с сетью ACARS, так и с сетью ATN, должно состоять из следующих модулей:

Программа для обеспечения интерфейса с другими самолетными системами. Программа для работы с конфигурацией ATSU. Эта программа должна
автоматически выбирать режим работы ATSU в зависимости от состояния (заземлено/подключено к питанию) программируемых контактов. Программу - маршрутизатор автоматического выбора высокочастотного
устройства (KB, УКВ или спутниковая радиостанция), через которую будет производиться обмен данными с центром управления воздушным
движением. Программу, работающую с центром управления воздушным движением.
В эту программу входит алгоритм работы в системе FANS В. Программа конфигурации самолета, заданная производителем. Программа конфигурации самолета, задаваемая оператором.

Прикладное программное обеспечение АТС (Управления воздушным движением) служит для организации взаимодействия бортового оборудования с наземным центром управления воздушным движением. Основное назначение этой программы - выбор вида передачи данных - CPDLC (Controller - Pilot data link communication - система связи между пилотом и диспетчером УВД) или ADS-B (Automatic Dependant Surveilliance - Broadcast - Широковещательная система зависимого наблюдения) [18].

ADS-B является приложением наблюдения, передающим с определенны­ми интервалами по линии передачи данных радиовещательного типа такие параметры, как координаты, путевой угол и путевая скорость для использования любым нуждающимся в них бортовым и/или наземным пользователям. ADS-B представляет собой также приложение линии передачи данных.

CPDLC - это приложение линии передачи данных, которое обеспечивает средства связи между диспетчером и пилотом, используя линию передачи дан­ных в целях УВД.

Способность воздушного судна обеспечивать передачу информации о своем местоположение, а также другой информации бортовым и наземным системам является частью системы FANS В+. ADS-B представляет собой приложение наблюдения, осуществляющее передачу по линии передачи данных радиовещательного типа, таких параметров, как координаты, путевой угол и путевая скорость для использования любым нуждающимся в этой информации бортовым и/или наземным пользователем.

В зависимости от конкретной реализации, ADS-B может включать в себя
функции наблюдения по линиям связи "воздух-земля" (ADS-B IN) и "воздух-
воздух" (ADS-B OUT) так же, как приложения, относящиеся к взаимодействию между воздушными судами на земле и наземным транспортом. ADS-B существенно расширяет область наблюдения существующих BOPJI, в частности, на аэропорт и воздушное пространство малых высот, а также обеспечит осведомленность пилотов о воздушной обстановке по линии связи "воздух-воздух".

ATSU должен обладать способностью работы по линии связи "воздух-земля" (ADS-BIN) [19]. Приложение ADS-B требует:

доставки сообщений с частотой, соответствующей данному виду обслуживания; инициации и передачи сообщений в определенной временной последовательности; доставки сообщений в порядке их поступления.

Следующие элементы сообщений должны составлять минимальный набор информации, который должен передаваться любым передатчиком ADS-B - OUT:

категория передающего объекта; идентификатор передающего объекта; широта; долгота; высота; опознавательный индекс воздушного судна.

Сообщение CPDLC состоит из заголовка сообщения и от одного до пяти элементов сообщения. Заголовок сообщения, передаваемого по ЛПД "воздух -
земля", состоит из номера идентификации сообщения, номера ссылки сообщения (если используется), отметки времени и индикатора запроса логического подтверждения (факультативно).