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老黄金城网址是多少:一种基于串行背板总线ARINC659总线的双余度计算机体系架构设计



1 小序

传统的双余度谋略机是采纳双通道模式,两个通道事情相称于两台自力谋略机同步事情。任何一个通道的处置惩罚机故障、输入/输出故障故障、电源故障,本通道急速掉效,谋略机系统急速降级。

采纳高速、高靠得住、四余度容错串行背板总线(ARINC659总线)构建的新型双余度谋略机系统,所有处置惩罚机、电源、I/O模块连接在这条串行背板总线上,所有模块处置惩罚的信息均在这条总线上传输,所有模块均可获取总线上传输的信息。任何一个处置惩罚机故障、输入/输出故障、电源故障,系统的余度采集和余度节制功能不会丢掉,可以较为轻易的实现一次故障事情、二次故障安然。

2 ARINC659总线

659总线(ARINC 659总线简称)是美国ARINC(航空无线电公司简称)公司1993年拟订的背板数据总线规范,它用于实现通俗机架中航空LRM(在线可替换模块)间进行的通信,能够满意高数据吞吐量、严格的故障隔离、数据传输确定的综合模块化航空电子系统要求的规范。659背板数据总线是基于光阴触发机制、半双工传输的串行总线,它支持鲁棒的光阴分区和空间分区,具有容错性、高可用性和高完备性,总线拓扑为双-双冗余设置设置设备摆设摆设的线性多点布局。

659总线采纳表驱动比例造访,所有的总线接口单元(BIU)履行相同的表,应用版本节制机制实现,敕令表是总线活动的核心。659总线操作被划分为一系列的窗口,每一个窗口包孕一个长度从32bit到8192bit的消息或者一个大年夜约5 bit的同步脉冲,窗口由交替的消息和间隙组成,每一个窗口盘踞相关的LRM表敕令规定的固准光阴段。窗口可以包孕一个数据消息、同步信息或余暇。659总线支持模块一模块(点对点)传送,一个模块到一组模块(广播)以及当选的一个模块到一组模块的通信模式。

659总线是由双总线对(A和B)组成的双-双设置设置设备摆设摆设,总线对A和总线对B分手具有“X”和“Y”两条总线。根据可用性数据有效表和完备性数据有效表进行数据的容错及有效性判断。当发生1条总线非常故障时,依据总线协议可以自动矫正,对整机的数据正常传输无影响,整机可正常事情完成功能,对系统没有影响;当发生2条总线非常(可矫正的差错),对整机的数据正常传输无影响,整机可正常事情完成功能,对系统没有影响;当发生弗成矫正的差错时,整机数据传输掉败。

659总线状态非常表如图1所示。

3 硬件设计

基于ARINC659背板总线设计的双余度谋略机节制系统,所有处置惩罚机、电源、I/O模块连接在这条串行背板总线上,所有模块处置惩罚的信息均在这条总线上传输,所有模块均可获取总线上传输的信息,处置惩罚机的同步信息、反应各模块事情状态的“心跳”信息均在总线上传输,无需专门的交叉通道数据链(CCDL)。

双余度电气系统节制谋略机由以下模块组成:

1)中央处置惩罚模块(CPU1、CPU2);

2)输入/输出接口模老黄金城网址是多少块(IOM1、IOM2);

3)电源模块(PSM1、PSM2);

4)659总线背板(MB)。

CPU1、CPU2、IOM1、IOM2之间经由过程659总线互连,离散量输入旌旗灯号的余度采集是由两个IOM完成,离散量输出节制旌旗灯号由两个IOM完成。双余度的离散量输出由利用软件节制,可以同时输出,也可以零丁输出。模拟量采集、155老黄金城网址是多少3B总线、429总线通信等均为无余度处置惩罚,所有处置惩罚的数据均在 659总线上传输,CPU1和CPU2模块均能获取到无余度采集处置惩罚的数据。

电气系统节制谋略机组成如图2所示。

各块组成如下:

1) CPU1和CPU2模块采纳完全相同的架构:均由高机能处置惩罚器子卡、1553B总线通信子卡、659总线通信子卡和通用I/O处置惩罚基板(GIO基板)组成。GIO基板中的高机能FPGA(含处置惩罚器内核)实现两条PCI总线功能,PCI1总线为从桥,PCI2总线为主桥,所有子卡采纳PMC标准。高机能处置惩罚器子卡经由过程PCI1总线造访1553B总线通信子卡和GIO基板的双口存储器,GIO基板经由过程PCI2总线造访659总线通信子卡和本板I/O资本。

CPU模块中的高机能处置惩罚器子卡运行操作系统和利用软件,模块中的GIO基板运行FPGA软件,6 59总线子卡上固化敕令表通信软件。GIO基板FPGA软件主要功能是:双口造访功能,模拟量、离散量输入采集功能,离散量输出功能,429总线通信治理、659总线通信治理功能。

2)IOM1模块和IOM2模块采纳老黄金城网址是多少完全相同架构:IOM1模块由659总线通信子卡和GIO基板组成;IOM2模块由659总线通信子卡和GIO基板组成。GIO基板与CPU中的GIO基板相同,659子卡为通用子卡。GIO基板经由过程PCI2总线可以造访659子卡。

IOM模块中的GIO基板运行FPGA软件,659总线卡上固化敕令表通信软件。FPGA软件主要功能是:模拟量、离散量输入采集功能,离散量输出功能,429总线通信治理、659总线通信治理功能。

3) PSM1和PSM2模块采纳完全相同的LRM架构,设置设置设备摆设摆设完全相同。包括:尖峰、浪涌防护电路DC/DC变换电路,过流、过压保护电路等。

4)MB模块用于659总线、模拟量、离散量、总线、电源等各类输入/输出旌旗灯号互联和659总线端接。

4 软件设计

电气系统节制谋略机软件包括:系统软件、地面支持对象包和利用软件。

利用软件主要完成电气系统的节制治理和掩护治理。

系统软件由系统向导法度榜样、BIT法度榜样、操作系统、设备驱动法度榜样、659总线敕令表法度榜样、操作系统扩展办事组成,地面支持对象包括嵌入式软件集成开拓情况、659总线敕令表设置设置设备摆设摆设对象和在线编程对象。电气系统节制谋略机软件组成如图3所示。

5 659总线敕令表设计

电气系统节制谋略机因为数据类型多、数据布局不同等且多为较利害度数据老黄金城网址是多少,无法应用DMA要领传输增添传输效率,所有的数据迁居操作都需软件实现。各模块经由过程659总线完成数据交互。以1553B数据发送为例,系统要求该传输历程数据最大年夜延时小于5ms,是以659总线敕令表正常数据传输周期必须小于 5ms。

为了前进正常数据传输的实时性,敕令表设计为三个部分:初始化数据传输帧:正常事情数据传输帧;掩护数据传输帧。此中初始化只有在产品上电时履行,将其数据传输都放入初始化帧中,地面掩护时,对系统实时性要求不是很高,将掩护BIT等敕令和数据传输都放入掩护数据帧中,将正常飞行历程中所必须的数据传输放入正常事情数据传输帧。产品上电总线同步后首先辈入初始化数据传输帧,经由过程CPU模块帧切换指令来实现三种事情帧之间的切换。正常事情数据传输帧,经由过程 659总线的同步时钟电路,由总线敕令表统一设计INT中断号,经由过程PCI中断上报主机,主机中断办事法度榜样实现各模块I/O的同步采集功能。

6 主要技巧特征

1)采纳新型的具有容错能力的串行背板总线,构建了双余度的电气系统节制谋略机架构,采纳模块级容错重构要领,前进了系统可用性。

2)经由过程采纳变动659总线通信敕令表的要领,系统具有机动的可扩展性。

3)经由过程采纳“通用基板+子卡”组合老黄金城网址是多少布局形式,系统具有可扩展性和开放性。

7 结论

为了前进电气系统节制治理的靠得住性,本文提出了一种基于串行背板总线-ARINC659总线的双余度谋略机体系架构。与现有的双余度谋略机系统比拟,可以细化双余度系统的颗粒度,达到系统迟钝降级的目的,同时大年夜大年夜前进了节制系统的安然性和可用性。

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