Меркулов В.И., Дрогалин В.В. Авиационные системы радиоуправления. Том 2 (2003) (1151998), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Конструктивная совчестшность представляет собой согласованность конструктивных элементов интерфейса, предназначенных для обеспечения механического контакта электрических соединений и механической замены схемных элементов, блоков, устройств. Конструктивная совместимость определяет: типы соединительных элементов (разъем, штекер, распределение видов связи внутри соединительных элементов); конструкции платы, каркаса (крейта), стойки; конструкции кабельных соединений. Качество стандарта на интерфейс определяется возможностью его адаптации к различным по характеру задачам. Стандарт на интерфейс должен учитывать современные тенденции развития науки и технологий, максимально приближаться к идеологии открытых систем.
Основнылш характеристиками интерфейсов являются: функциональное назначение, количество магистралей (шин) и способов их организации, пропускная способность (скорость передачи инцюрмации) магистралей (МБ/с), стоимость, наделсность. Оптимальным является интерфейс, обладающий требуемой пропускной способностью и адаптацией к решаемой задаче при минимальной стоимости. Стандартные интерфейсы создаются на основе четырех основных взаимосвязанных принципов проектирования современных открытых систем: группового принципа, принципа модульности, унификации и взаимозаменяемости.
Принцип группового проектирования заключается в создании ряда (семейства) функционально и конструктивно подобных устройств (модулей, систем) определенного назначения, соответствующих разнообразным условиям их использования. Основная задача группового проектирования — достижение максимальной универсальности и совместимости модулей внутри каждого ряда интерфейсов.
Принцип модульного построения состоит в рациональном разделении системы (устройства) на совокупность более простых функционально и конструктивно законченных блоков (агрегатов, модулей) с 150 целью совершенствования их технических характеристик, а также обеспечения высокопроизводительных способов производства и эксплуатации.
Модули объединяются в нужных количествах и нужной номенклатуре с помощью унифицированных систем связей. Принцип унификации заключается в минимизации номенклатуры составных узлов„блоков, устройств, модулей и связей между ними при условии рациональной компоновки и эффективного функционирования устройств или системы в целом.
Интерфейс можно рассматривать как результат унификации связей и устройств сопряжения составных элементов компьютеров и систем. Принцип взаимазал~еняел~асгпи основывается на возможности модуля обеспечивать в устройстве (компьютере) различные функции по его установке и подключению без дополнительной конструкторской доработки. Взаимозаменяемость является следствием унификации. Таким образом, интерфейс предназначен для унификации внутри- системных и межсистемных связей и устройств сопряжения с целью эффективной организации существующих и перспективных элементов ВС.
9.5.2. МАГИСТРАЛЪНО-МОДУЛЪНАЯ АРХИТЕКТУРА КОМПЪЮТЕРА Для магистрально-модульной архитектуры центральным звеном является система магистралей (интерфейсов), соединяющих различные конструктивные элементы аппаратуры. В бортовом радиоэлектронном оборудовании используются три вида связей: внутримодульные, внутрикорпусные, межкорпусные (межкрейтовые). Из наиболее известных стандартных шин и интерфейсов, которые применяются в настоящее время в промышленной автоматике и бортовом оборудовании можно назвать шины ЧМЕ (ЧегваЬцв Мобц!е ЕцгореЬцв), РС1, БСЯ1-2, 1ВА и МПИ (ГОСТ 26765.51-86), а также последовательные интерфейсы МКИО (ГОСТ 26765.52-87, аналог М1(.-ЯТ(3-!553В), обмен биполярным кодом (по ГОСТ 18977-79), й8232, 88432, Е!Ьеглеь Поскольку для модулей процессоров и ввода/вывода наиболее распространенными являются высокопроизводительные шины ЧМЕ и РС1 их использование при модульном конструировании кратко рассмотрено ниже.
Многопроцессорная магистральная функционально-модульная система в стандарте ЧМЕ созданная на основе 32-х разрядного процессора фирмы Мо!ого!а серии 68000, используется для организации сильно-связанных средств обработки, хранения и связи с периферийным оборудованием. На сегодня в мире существуют сотни процессорных плат модулей ЧМЕ, которые выпускаются десятками компаний. Часть из них поддер- 151 живают 64-разрядную передачу данных, большая часть — 16- и 32-разрядную. Конструктивно в основу шины ЧМЕ положен самый популярный механический стандарт — «Евромеханика» (европлаты формата 3() (100х160 мм) и 6() (233х160 мм)).
По мере возрастания потребности в большей пропускной способности шины, вызванной появлением более быстрых процессоров„шина ЧМЕ стала узким местом между ЦП и памятью, между ЦП и быстрым общесистемным вводом/выводом. Поскольку разработчики микроэлектронных компонентов быстро повышали степень интеграции кристаллов, производители модулей стали объединять на процессорных платах блоки с большей функциональностью. Появились одноплатные компьютеры, которые на одной плате способны интегрировать все функциональные элементы вычислительного ядра (мощный процессор, вторичная кэш-память, 0КАМ (динамическая память с произвольным доступом), БВАМ (статическая ВАМ), ЕРКОМ (стираемое программируемое запоминающее устройство), ...) и общесистемный ввод/вывод, используя локальную шину РС1. Это не только способствовало разгрузке трафика шины ЧМЕ, но и делало систему более многофункциональной и дешевой. На ЧМЕ стали возлагаться функции интенсивного обмена с устройствами ввода/вывода, предназначенными для непосредственной связи с объектом, и функции обмена данными между различными ЧМЕ- процессорами (общего назначения, сетевыми, графическими, интеллектуальными контроллерами с собственными мошными процессорами, модулями ввода/вывода и т.п.) в качестве быстрого сетевого интерфейса.
Шина РС1 — выполненная в соответствии с открытым стандартом на высокопроизводительный локальный интерфейс между подсистемой процессор/память и периферийными компонентами, потенциально перекрывает большую часть возможностей известных стандартных шин ввода/вывода персонального компьютера (ПК)! ЯА, Е1БА, МСА и Ч(.. Группа, работавшая над спецификацией РС1, добилась того, что эта локальная шина стала привлекательна в качестве стандартизованного современного интерфейса не только в ПК и в высокоуровневых серверах, но и в широком классе промышленных и военных встраиваемых приложений реального времени. РС! обладает всеми характеристиками открытой стандартной шины ввода/вывода: высокой пропускной способностью (64 Мбайт/с при 32-разрядных передачах и 512 Мбайт/с при 64-разрядных при максимальной тактовой частоте магистрали 66 МГц); 152 стоимостной эффективностью (оптимизирована для непосредственного взаимодействия компонентов без использования связующих схем); процессорной и программной независимостью (компоненты шины РС1 могут быть полностью совместимы с существующими драйверами и прикладными программами, драйверы устройств могут переноситься на разные классы платформ); автоконфигурированием (стандарт РС1 требует, чтобы РС1-устройства имели некоторый набор регистров конфигурации, в которых содержится информация об устройстве и которые поддерживают авто- конфигурирование); масштабируемостью (совместимых в одной системе 32- и 64-разрядных компонентов); широкой поддержкой независимых конкурирующих производителей.
Стандарт на РС1 специфицирует сигнальную среду, временные диаграммы, электрические соединения и их топологию, назначение контактов разъема и т.п. Таким образом, локальная синхронная шина РС! является органическим дополнением асинхронной шины ЧМЕ для внутриплатных межсоединений, позволяя использовать расширяющуюся номенклатуру микроэлектронных внутриплатных РС1-компонентов, повышая производительность и гибкость создаваемых ЧМЕ систем, уменьшая сроки разработки н стоимость конечных систем. Приведем некоторые существующие микроэлектронные однокристальные компоненты/микросхемы РС1: РС1-БССР!-2, РС1-Е!леглец Мост РС1-18А, Мост РС1-ЧМЕ, РС1-ЧМЕ64, Мост РС1-РС1.
Большим преимуществом системы РС! является имеющееся разнообразное программное обеспечение. В 1995 г. на базе РС1 была представлена спецификация версии 1.0 нового стандарта, получившего название «Сошрас! РС1», пригодного для создания широкого класса надежных промышленных и военных встраиваемых приложений. Стандарт предусматривает использование промышленного евроконструктива 3() (100х!60 мм) / 6() (233х!60мм), который позволяет функционировать модулю в условиях повышенных требований к вибро- и термостойкости за счет проверенной годами эксплуатации конструкции и компоновки плат, легко вентилируемых и легко поддающихся замене. Сотрас! РС! полностью совместим со спецификацией РС1Ч2.ХХ.
Сотрас! РС1 использует любые широкодоступные РС1-полупроводниковые компоненты от большого числа независимых производителей. Поэтому программное обеспечение, работающее на РС1-компьютерах будет функционировать без модернизации в Сошрас! РС1-системе. 153 В Согпрас! РС1 используется системный соединитель, стандартизованный как МЭК 1076-4-101 (235-штырьковый пятиразрядный разъем с 47 контактами в ряду и шагом 2 мм). Стандарт Сотрасг РС1 еще не имеет такого широкого распространения как ЧМЕ. Мезонинные технологии обеспечивают с помощью 'специальных плат еще один, более низкий по сравнению, например, с модулями шины ЧМЕ уровень модульности.
Типичный размер мезонинных плат 74х144 мм. Они являются функционально законченными изделиями и устанавливаются на плату-носитель !в стандарте ЧМЕ или каком-либо другом). Стандартные установочные габариты платы при этом не меняются — мезонины устанавливаются поверх нее. Плата-носитель имеет два гнезда для подсоединения мезонина.
Мезонинная технология сегодня — это средство модульного наращивания функциональных возможностей. Взяв за основу типовую плату, разработчик может добавить к ней специальные пользовательские функции, реализованные в готовом мезонинном модуле. Существует широкая номенклатура мезонинных плат: многоканальные ЦАП, АЦП, цифровой ввод/вывод, электронно-программируемое ПЗУ (ЕЕРКОМ), ФЛЭШ-память (Р!.АЯН), ЯВАМ, графические контроллеры, различные типы сетей и интерфейсов. Особенно широко распространено несколько стандартов: РС1 Мевкап1пе Сап! (1ЕЕЕ1386/!), 1пдцз!гу Рас1с 11Р).
Как показывает опыт, модульность на уровне мезонинов обеспечивает удивительную гибкость при интегрировании системы, резко повышает ремонтопригодность и снижает стоимость ЗИП. 9.5.3. СЕТЕВЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ В отечественных авиационных системах основополагающим сетевым протоколом обмена принят ГОСТ 26765.52-87 Изменение ! (МП.- БТО-!553В+МОТ1СЕП). Внедрение этого протокола обмена в авиационное бортовое оборудование позволило перейти к интеграции вычислительных средств с использованием магистрально-модульных иерархических систем информационного обмена с программным управлением потоками информации. Обмен информацией осуществляется асинхронно методом двусторонней поочередной передачи информации по принципу «команда-ответ».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
