Область применения микросхем приёмопередатчиков

     Из  адресной и неадресной посылок образуются командные и ответные кадры, защищенные контрольными посылками. На основе этих кадров поддерживаются все шесть  основных форматов и четыре групповых формата сообщений.

В адресной посылке введена подвижная граница  между адресом и подадресом в  целях обеспечения возможности  адаптации к конкретным требованиям  разных бортовых систем, отличающихся числом адресуемых на ИМБА устройств  интерфейса и числом подключенных к ним абонентов.

     В интересах повышения контролепригодности  и сбоеустойчивости командные кадры  управления (с аппаратным декодированием и исполнением) расширены командами  приведения в исходное состояние  абонентов и инициализации их самоконтроля, а также командой подтверждения исполнения предшествующих ответственных команд управления и записи для абонентов, воздействующих на исполнительные органы КА, на которые не допускается выдача даже кратковременных ошибочных воздействий (например, управление двигательны- ми установками КА для коррекции орбиты или ориентации).

     Полный  контроль достоверности кадров осуществляется только после завершения приема всех его посылок и сравнения остатка  от деления объединенного двоичного  кода информационных полей всех посылок, кроме контрольной, на неприводимый восьмиразрядный многочлен над полем Галуа-GF(2) со значением в контрольной посылке.

В целях  повышения сбоеустойчивости контроль допустимости кадров расширен введением  контроля контекстной допустимости последовательности кадров, в частности при использовании режима с подтверждением исполнения, в том числе и для групповых форматов.

     Введение  ограничения в дублированном  варианте интерфейса приема по другому (ненагруженному) информационному каналу только кадров управления, так как прием других видов кадров, вытесняющих передачу при приеме кадров по нагруженному каналу, не представляется функционально обоснованным.

Реализация  логического протокола ИМБА планируется  на полузаказной КМОП БИС 5503ХМ10, при  этом на локально ограниченных фрагментах схемы, в частности в декодере, достижима частота 40 МГц, что с учетом ограниченных искажений на малых длинах магистрали в КА позволит обеспечить 5 Мбод. Кроме того, БИС на основе БМК серии 5503 имеет повышенную радиационную стойкость к накопленной дозе и защиту от тиристорного эффекта. 

2.6 СРАВНЕНИЕ ПО СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ПАКЕТОВ И НАДЁЖНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ CAN-ПРОТОКОЛ И MIL-STD-1553B 

     Попробуем сравнить время передачи шестидесяти  четырех 8-битных данных информации посредством CAN-протокола и MIL-STD-1553B на расстояние 25 метров при скорости 1 Мбит/c. Стандартный фрейм CAN-протокола состоит из стартового поля SOF (1 бит), поля арбитража ArbitrationField (12 бит), управляющего поля ControlField (6 бит), поля данных DataField (количество байт не больше 8, следовательно, в максимальном случае 64 бита), поля контрольной суммы CRC (15 бит), поля подтверждения ACK Field (2 бита) и поля конца фрейма EOF (7 бит). Между фреймами минимальное время — 3 бита.

На передачу 64 байт данных потребуется 8 стандартных фреймов и 7 межфреймовых задержек, что составит по времени 877 микросекунд. Предполагая, что пауза между выдачей ответного слова и пауза между сообщениями минимальны и составляют 4 микросекунды, а передача 64 бит происходит за 2 сообщения, в состав которых входит по 32 слова данных и по одному командному слову и ответному слову (все слова 20-битные), можно сделать вывод, что передача займет 1372 микросекунды.

     Следовательно, при длине передающей линии, когда  скорости передачи одного бита одинаковы, CAN-протокол предпочтительнее MIL-STD-1553B при пересылке одинакового количества байт. 
 
 

Сравним проверки на надежность CAN- протокола и MIL-STD-1553B. 

CAN-протокол  проверяет сообщение при его  передаче на следующие ошибки:

• Разрядную ошибку. Передатчик сравнивает уровень на шине с уровнем, который должен передаваться.
• Ошибка подтверждения. Передатчик отслеживает подтверждение приема сообщения.
• Ошибка заполнения. В соответствии с CAN-протоколом не должно последовательно передаваться 6 бит одного и того же значения, и это должны отслеживать подключенные узлы.
• CRC-ошибка. Появляется, когда значение CRC приемника не соответствует значению CRC принятой посылки.
• Ошибка формы. Появляется, когда в строго определенной CAN-протоколом области обнаруживается недопустимое значение (например, стартовый бит должен иметь доминантный уровень, а в области окончания фрейма все биты должны быть рецессивными).

MIL-STD-1553B проверяет сообщение при его  передаче на следующие ошибки:

• Начало слова — синхросигнал, соответствующий типу передаваемого слова.
• Информация должна передаваться последовательным биполярным фазоманипулированным кодом.
• Количество информационных разрядов в слове должно быть равно 17, включая разряд контроля по четности.
• Сумма значений всех информационных разрядов должна быть нечетной.

     Из  вышеперечисленного видно, что проверка источником приема передаваемого сообщения  в CAN-протоколе производится сразу, а не посредством ответного слова, как в MIL-STD-1553B. Возможность отследить  ошибку с помощью CRC-кодирования, а не с помощью бита четности при приеме также предпочтительнее.

     Следовательно, надежность сообщения при передаче сообщения с помощью CAN-протокола  выше. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВЫВОДЫ 

     На  основе приведенных выше исследований можно сделать вывод, что одним из дальнейших и эффективных путей решения проблем построения отказоустойчивых систем является использование ПЛИС-технологий. Большая гранулярность и высокая гибкость данной технологии позволяют достигать максимально необходимой элементарности действий, что дает возможность проектировщику эффективно проводить структурирование и распределять ресурсы вычислительного процесса. Таким образом, появляется дополнительная возможность реализации аппаратно-управляемого восстановления, частичной блокировки и маскировки отказавших функциональных блоков, дистанционного перепрограммирования и т.д. Основным доказательством эффективности применения ПЛИС-технологий при построении отказоустойчивых

систем  являются примеры их успешной эксплуатации в различных областях науки и техники.

     Из  всех рассмотренных протоколов самый  распространенный на настоящий момент RS-485. Приемопередатчики, соответствующие  данному протоколу, выпускаются  многоми зарубежными фирмами. В  области передачи данных на расстояние до 10 метров его активно вытесняет LVDC.

     Протокол MIL-STD-1553B и соответствующий ему  ГОСТ 26765.52-87 до настоящего времени применяется  при разработке аппаратуры спецприменений, и поэтому микросхемы для этого  протокола востребованы до сих пор, хотя видно, что современные протоколы, такие как CAN, превосходят данный стандарт как по скорости, так и по надежности передачи пакетов.

     В рамках требований бортовых комплексов управления космическими аппаратами перспективен также рассмотренный протокол ИМБА, использующий электрофизический стандарт RS-485. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. Палагин  А.В. Cистемы верификации на основе  реконфигурируемых устройств / А.В.  Палагин, В.Н.

Опанасенко, В.Г. Cахарин // Математичні машини і  системи. – 2004. – № 2. – С. 100 – 113.

2. Харченко  В.С. Парадигмы и принципы гарантоспособных вычислений: состояние и перспективы развития /

В.С. Харченко // Радіоелектронні і комп’ютерні  системи. – 2009. – № 2. – С. 91 – 100.

3. Сравнительный  анализ применения ПЛИС и микропроцессоров  при разработке информационно-

управляющих систем, важных для безопасности АЭС // Научно-технический отчет. НАУ  им. Н.Е. Жуковского

«ХАИ», НТСКБ «Полисвит», ИПМЭ им. Г.Е. Пухова НАН Украины, ИПММС НАН Украины. – 2005. – С. 47.

4. Попович  А.В. ПЛИС Actel – платформа для  «систем на кристалле» бортовой аппаратуры / А.В. Попович //

ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. – 2004. – № 4. – С. 34 – 37.

5. МЭК  61508 «Функциональная безопасность  электрических / электронных / программируемых  электронных

схем, относящихся  к безопасности» (в семи частях). – 2007.

6. http://www.klabs.org.