В настоящее время в развитии микроэлектроники, как в России, так и за рубежом прошел определенный этап, который позволил по иному посмотреть на проектирование современных радиотехнических приборов.

Возросла сложность приборов, но заметно уменьшились их габариты, что отражает общее развитие микроэлектронной элементной базы. Одну из ведущих ролей стали играть процессорные технологии, широко применяется цифровая обработка.

Современная система регистрации данных – это высокопроизводительный вычислитель, имеющий в своей основе процессор либо контроллер, накопитель информации большого объёма и высокоскоростные интерфейсы связи.

При построении системы регистрации необходимо учитывать все современные тенденции развития микроэлектроники. В первую очередь это микросхемы энергонезависимой памяти большого объёма. Прогресс именно в этой области позволяет построить компактную либо встраиваемую систему регистрации. Последние доступные решения в области микроконтроллеров позволяют применять такие интерфейсы как USB. В качестве основного звена, позволяющего совместить различные по интерфейсам узлы, могут применяться программируемые логические матрицы. Одна такая микросхема заменит десятки дискретных элементов, тем самым резко сокращая размеры системы регистрации. При этом потребляемая мощность будет минимальна и появится гибкость при построении аппаратной части.

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1 Анализ алгоритма работы специализированного вычислителя

Основным требованием, которое должно соблюдаться при осуществлении сопряжения разрабатываемой системы регистрации входных сигналов и промежуточных результатов обработки сигналов со специализированным вычислителем, является обеспечение штатного функционирования специализированного вычислителя без существенного ухудшения его динамических характеристик (не более 3 %).

В штатной работе специализированный вычислитель проводит измерения высоты и составляющих вектора путевой скорости с частотой 33 Гц. Цикл измерения разбит на два этапа:

- излучение и обработка результатов высотомерного канала;

- излучение и обработка результатов скоростного канала.

На рисунке 1.1 приведена циклограмма функционирования специализированного вычислителя. Из рисунка 1.1 видно, что процесс подготовки пакета скоростного канала, его излучения распределен по трем циклам работы специализированного вычислителя, в то время как выдача массива в разрабатываемую систему осуществляется в каждом цикле. На циклограмме работы показаны моменты времени, в которые вычислитель готов передать блок информации, относящийся к данному измерению. Из этого следует, что цикл работы разрабатываемого блока от приема информации до момента готовности принять очередной блок данных должен быть меньше 30 мс.

Такие исходные данные, как число импульсов в сеансе излучения, длительность излучения, период повторения импульсов, влияют на размер передаваемого блока информации. Передача информации из процессора 1879ВМ1 производится при помощи байтного скоростного интерфейса.

Скорость передачи информации составляет до 20 Мб/с. Работа этого интерфейса замедляет процессор на (12,5 – 15) %. Оптимальное время передачи информации составляет не более 5 мс, что приведет к снижению быстродействия системы на 2,5 %.

1.2 Выбор перечня и объема регистрируемой информации

Процессор ячейки АЦП-079-03, входящей в состав специализированного вычислителя, оперирует 32-х разрядными словами. Поэтому, данные, предназначенные для передачи от ячейки АЦП-079-03 к разрабатываемой системе регистрации данных, будут иметь минимальный размер, равный одному слову микропроцессора (32 бита).

Пакет данных для записи передается в систему регистрации данных на каждом цикле работы специализированного вычислителя. Для реализации последующей обработки информации, полученной в ходе испытаний, необходимо разделить пакеты между собой. Для этого каждый пакет начинается с определенного кода, являющегося признаком начала пакета и номера пакета. Также имеет смысл записывать внутреннее системное время специализированного вычислителя. Таким образом, для однозначной идентификации записанного пакета данных необходимы три следующих параметра:

- признак начала пакета данных. Для исключения случайного совпадения кода начала пакета с данными, признак начала пакета должен иметь размер равный двум словам микропроцессора (8байт);

- номер пакета. Исходя из условий технического задания, система регистрации данных должна обеспечивать время записи до 1 часа. При частоте прихода пакетов 1/33мс максимальное количество принимаемых пакетов будет порядка 11000 что меньше максимального числа, которое можно задать при помощи 32-х разрядного двоичного кода. Следовательно, для номера пакета можно использовать 1 слово микропроцессора (4 байта);

- системное время. Для передачи системного времени достаточно 1 слова микропроцессора (4 байта).

Для полного анализа работы высотомера наряду с результатами обработки полученных данных необходимо также иметь априорные данные.

Априорные данные вертикального канала приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Априорные данные вертикального канала.

Длина, байт	Переменная	Назначение
4	Regim	Режим работы изделия
4	Regim_RV	Разновидность режима работы
4	CodFwrk	Код частоты
4	Diapazon	Номер диапазона вертикального канала
4	CodLongAM	Длительность зондирующих импульсов
4	Blank	Признак «бланкирования» прямого сигнала
4	CodNonius	Код нониуса
4	Hmin	Начало интервала слежения (поиска)
4	Hmax	Конец интервала слежения (поиска)
4	KolDirok	Количество шумовых стробов в «свертке» сигнала
4	L0	Смещение начала «свертки» в пакете
4	Lsm	Ширина интервала построения «свертки»
4	CodARU	Код АРУ
4	Cod_AR	Код АР (подавления мощности излучения)
4	Cod_IZ	Код ИЗ (подавления мощности излучения)

Переменные, хранящие результаты обработки вертикального канала, приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Переменные, хранящие результаты обработки вертикального канала.

Длина, байт		Переменная	Назначение
4		SysRg	Регистр управления
4		Matr	Матрица состояния изделия
4		Prizn	Регистр признаков
4		Hi	Усредненная оценка высоты
4		Hirv	Мгновенная оценка высоты
4		Num_Swr	Количество отсчетов в «свертке» сигнала
4		Num_K	Количество обрабатываемых точек для доплеровского фильтра
4		FlagACP	Признак перегрузки АЦП
4		Max_Swr	Положение максимума «свертки»
4		Over_Min	Количество переполнения АЦП снизу
4		Over_Max	Количество переполнения АЦП сверху
4		Nap	Количество точек аппроксимации фронта
4		Im	Номер отсчета 1-го превышения порога
4		Nap_F	Признак аппроксимации фронта
4		Zahvat	Признак захвата сигнала вертикального канала
4		LngZhv	Признак исправности вертикального канала
4		CntZhv	Количество захватов сигнала вертикального канала
4		Num_Usr	Максимальное количество усреднений оценок высоты
4		P_Beg	Указатель начала магазина оценок высоты
4		P_End	Указатель конца магазина оценок высоты
4		Tek_Usr	Количество усреднений оценок высоты
4		Tek_K0	Коэффициент для прогнозирующего фильтра оценок высоты
4		Tek_K1	Коэффициент для прогнозирующего фильтра оценок высоты
4		Hv	Высота волны
Длина, байт	Переменная		Назначение
4	STimer		Период записи оценок высоты
4	ATimer		Период записи оценок высоты (грубо)
4	CntRez		Счетчик количества измерений Hволны
4	FlagSM		Признак «суша/море»
4	Nak_ARU		Максимальное значение «свертки» для регулировки АРУ
4	Max_ARU		Порог для изменения шага регулировки АРУ
4	Min_ARU		Порог для изменения шага регулировки АРУ
1024	Swertka		«Свертка» сигнала вертикального канала

Переменные, хранящие априорные данные скоростного канала, приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Переменные, хранящие априорные данные скоростного канал.

Длина, байт	Переменная	Назначение
4	Regim_SS	Признак измерения скорости
4	ModeAK	Режим измерения скорости (обычный или в неоднозначности)
4	DeltaAK	Программный нониус
4	Lsm_signal	Сигнальный строб скоростного канала
4	Lsm_noise	Шумовой строб скоростного канала
4	Nsm_SS	Программный нониус
4	Nu_Vob_I	Код вобуляции в пакете
4	Nu_Vob_F	Усредненный код вобуляции
4	Ntau0_SS	Среднее значение транспортных задержек
4	Flag_Sdv_BKF	Признак необходимости пересчета ВКФ

Переменные, хранящие результаты обработки принятых данных по скоростному каналу, приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Переменные, хранящие результаты обработки принятых данных.

Длина, байт	Переменная	Назначение
4	MiddleVobI	Средний период повторения импульсов в пакете
4	MiddleVobF	Средний период повторения импульсов после межпакетного усреднения
4	SpecRegim	Признак спецрежима для скоростного канала
4	OverDataBKF	Счетчик переполнения АЦП в скоростном канале
4	Dsp1	Дисперсия сигнала, принятого 1-й антенной
4	Dsp2	Дисперсия сигнала, принятого 2-й антенной
4	Dsp3	Дисперсия сигнала, принятого 3-й антенной
4	Li	Признак отбраковки ВКФ по дисперсии
4	L_Signal	Общий признак отбраковки ВКФ по дисперсии
4	P_BKF_Beg	Указатель начала магазина ВКФ
4	P_BKF_End	Указатель конца магазина ВКФ
4	Tek_BKF_Usr	Количество усреднений ВКФ
4	Step_BKF_Usr	Изменение количества усреднений ВКФ
4	Zero_F_BKF_SS	Зарезервировано
4	N_zhv_SS	Количество захватов в скоростном канале
4	Zahvat_SS	Признак захвата сигнала в скоростном канале
4	LngZhv_SS	Признак исправности скоростного канала
4	Cnt_Zahvat_SS	Счетчик захватов в скоростном канале
4	F_Max_SS12	Максимум 1-й ВКФ
4	F_Max_SS23	Максимум 2-й ВКФ
4	N_Max_SS12	Положение максимума 1-й ВКФ
4	N_Max_SS23	Положение максимума 2-й ВКФ
4	M_Wide_SS12	Положение левой границы 1-й ВКФ по уровню 0,5 от максимума
4	P_Wide_SS12	Положение правой границы 2-й ВКФ по уровню 0,5 от максимума
4	M_Wide_SS23	Положение левой границы 1-й ВКФ по уровню 0,5 от максимума
4	P_Wide_SS23	Положение правой границы 2-й ВКФ по уровню 0,5 от максимума
4	No_Koso_12	Признак запрета анализа искажения 1-й ВКФ
4	No_Koso_23	Признак запрета анализа искажения 2-й ВКФ
4	Wide1_SS	Ширина 1-й ВКФ
4	Wide2_SS	Ширина 2-й ВКФ
4	Ntau1_SSF	Транспортная задержка для 1-й ВКФ
4	Ntau2_SSF	Транспортная задержка для 2-й ВКФ
4	Ntau1_SS	Транспортная задержка для 1-й ВКФ с учетом ограничений
4	Ntau1_SS	Транспортная задержка для 2-й ВКФ с учетом ограничений
4	NtauF_1	Усредненная транспортная задержка для 1-й ВКФ
4	NtauF_2	Усредненная транспортная задержка для 2-й ВКФ
4	DelatNtau	Поправка для суммы транспортных задержек
4	SpeedVx	Продольная скорость
4	SpeedVy	Вертикальная скорость
4	SpeedVz	Поперечная скорость
4	Bsn	Угол сноса
4	SpeedVxi	Мгновенное значение продольной скорости
4	SpeedVzi	Мгновенное значение поперечной скорости
4	Bsni	Мгновенное значение угла сноса
4	SpeedVzF	Усредненная продольная скорость
4	BsnF	Усредненный угол сноса
4	P_Beg_SS	Указатель начала магазина оценок продольной скорости
4	P_End_SS	Указатель конца магазина оценок продольной скорости
4	Tek_Usr_SS	Количество усреднений в продольном канале
4	Step_Usr_SS	Изменение количества усреднений в продольном канале
4	Tek_K0_SS	Коэффициент для прогнозирующего фильтра оценок продольной скорости
4	Tek_K1_SS	Коэффициент для прогнозирующего фильтра оценок продольной скорости
64	F_BKF12_SS	1-я ВКФ
64	F_BKF23_SS	2-я ВКФ
2048	–	Сигнал скоростного канала (1-й срез)
2048	–	Сигнал скоростного канала (2-й срез)
2048	–	Сигнал скоростного канала (3-й срез)
2048	–	Сигнал скоростного канала (4-й срез)
2048	–	Сигнал скоростного канала (5-й срез)
2048	–	Сигнал скоростного канала (6-й срез)
2048	–	Сигнал скоростного канала (7-й срез)

В итоге суммарный объем одного пакета информации получается равным 16 кбайт. В систему регистрации информации пакеты приходят с частотой 33 Гц, следовательно, за 1 час работы системы в нее придет 110 тыс. пакетов информации. Исходя из общего времени записи информации получается необходимый объем накопителя

Vнак= 16 кбайт · 110 тыс. пакетов » 2Гб.

Для повышения надежности хранения информации, применим запись информации с двойным резервированием, следовательно, необходимый объем накопителя увеличится в два раза и составит 4 Гб.

1.3 Анализ конструкции

Разрабатываемая конструкция предназначена для сохранения в процессе натурных испытаний специализированного вычислителя информации. Блок должен быть совместим как механически, так и электрически с ячейкой специализированного вычислителя АЦП-079-03 и встраиваться в уже готовое изделие А-079, либо А-079-01. На рисунке 1.2 представлен эскиз ячейки специализированного вычислителя АЦП-079-03.

Рисунок 1.2 – Эскиз ячейки специализированного вычислителя АЦП-079-03

Ячейка АЦП-079-03 состоит из многослойной печатной платы размером 180´90 мм, шести фиксированных точек, через которые при помощи винтов осуществляется крепление ячейки, и двух сигнальных разъемов Х1 и Х2 – типа ESQT-130-02-G-Q-368 с направляющими ATS-30-Q.

В таблицах 1.5 и 1.6 представлены контакты разъемов Х1, Х2 и соответствующие им сигналы.

Таблица 1.5 – Разъем Х1

Контакт	Цепь	Контакт	Цепь	Контакт	Цепь
1	Корпус	9	ГД12	17	ТМ НРВ
2	Корпус	10	ГД1	18	УПР АРУ
3	Корпус	11	ГД2	19	УПР АР
4	Корпус	12	-	20	ТМ АР
5	ГД13	13	Корпус	21	ТМ АРУ
6	ГД0	14	Корпус	22	-
7	-	15	Корпус	23	-
8	-	16	Корпус	24	-
25	Корпус	51	Корпус	77	Корпус
26	Корпус	52	Корпус	78	Корпус
27	Корпус	53	ТМ Видео 2	79	Корпус
28	Корпус	54	INITM5	80	Корпус
29	ГД15	55	INITM4	81	Импульс мод. 1
30	ГД3	56	ТМ Видео 1	22	Импульс мод. 2
31	ГД4	57	INITM2	23	ВИ1
32	ГД11	58	INITM3	84	ВИ2
33	ГД7	59	INITM1	85	Корпус
34	ГД14	60	INITM0	86	Корпус
35	ГД5	61	Корпус	87	Корпус
36	ГД10	62	Корпус	88	Корпус
37	Корпус	63	Корпус	89	ГД8
38	Корпус	64	Корпус	80	ГД6
39	Корпус	65	Сброс КО	91	ГД9
40	Корпус	66	Запись	92	-
41	ТМХ1	67	-	93	Корпус
42	ТМХ2	68	-	94	Корпус
43	ТМХ3	69	А3	95	Корпус
44	ТМХ4	70	10МНZ	96	Корпус
45	Моделиро-вание	71	-	97	ИЗ2
46	-	72	-	38	КАПРМ
47	ТМХ5	73	А1	99	Мод. АМ
48	ТМХ0	74	А2	100	Резерв
49	Корпус	75	Выход КО	101	ФМ2
50	Корпус	76	Чтение	102	ФМ1
103	КАПП	109	ИЗ1	115	КЧ2
104	ВСК	110	КАПРМ1	116	КЧ1
105	Корпус	111	КАПРМ2	117	Корпус
106	Корпус	112	АМ	118	Корпус
107	Корпус	113	КЧ4	119	Корпус
108	Корпус	114	КЧ3	120	Корпус

Таблица 1.6 – Разъем Х2

Контакт	Цепь	Контакт	Цепь	Контакт	Цепь
1	Корпус	19	Корпус	37	D7
2	Корпус	20	Корпус	38	K D2
3	Корпус	21	D1	39	AS
4	Корпус	22	Корпус	40	DS
5	WAIT	23	+5BI	41	K AS
6	Корпус	24	+5BI	42	K D1
7	+15В	25	WRITE	43	K D7
8	+15В	26	Корпус	44	D6
9	-	27	Корпус	45	J2_TMS
10	Корпус	28	Корпус	46	J2_TCK
11	-15В	29	J1_TCK_KO	47	J2_TD0
12	-15В	30	J1_TDO_KO	48	J2_TDI
13	D5	31	J1_TDI_KO	49	+5B
14	Корпус	32	J1_TMS_KO	50	+5B
15	-5BI	33	D4	51	+5B
16	-5BI	34	D3	52	+5B
17	CPU_INIT	35	D0	53	Корпус
18	Корпус	36	D2	54	Корпус
55	Корпус	78	LN6	100	REZ_RAZ2
56	Корпус	79	K D3	101	Корпус
58	J1_TD0	80	K D0	102	Корпус
59	J1_TDI	81	LN7	103	Корпус
60	J1_TMS	82	LN1	104	Корпус
61	LN12	83	-	105	+3.3B
62	-	84	ТД2	106	+3.3B
63	K D5	85	LN5	107	+3.3B
64	K DS	86	LN4	108	+3.3B
65	LN8	87	RY/BY KO	109	+3.3B
66	LN11	88	-	110	+3.3B
67	-	89	K WAIT	111	+3.3B
68	+5.5 B II	90	-	112	+3.3B
69	LN0	91	K D6	113	Корпус
70	LN9	92	ТД3	114	Корпус
71	-	93	K WRITE	115	Корпус
72	5.5 B общ.	94	-	116	Корпус
73	LN10	95	-	117	-
74	LN2	96	-	118	ТД
75	-	97	K D4	119	ТД
76	-5.5 B II	98	ТД4	120	Корпус
77	LN3	99	REZ_RAZ1

Электрическое соединение разрабатываемой системы с платой АЦП-079-03 будет осуществляться при помощи этих разъемов (Х1, Х2).

Входными сигналами системы регистрации данных являются:

- шины питания (может использоваться вся номенклатура питающих напряжений);

- последовательный байтный порт микропроцессора LINK (LN0 – LN12).

Исходя из анализа цепей в соединителях Х1 и Х2 получаем, что все требуемые сигналы находятся на разъеме Х2, следовательно разъем Х1 будет использоваться только для дублирования цепей корпуса и в качестве механического соединителя. В таблице 1.6 приведены контакты разъема Х2 разрабатываемой ячейки и сигналы соответствующие им, которые предполагается использовать для связи с ячейкой АЦП-079-03.

Так как разрабатываемая ячейка будет использоваться в составе специализированного вычислителя необходимо обеспечить дополнительное механическое крепление. Следовательно нужно обеспечить совместимость системы регистрации данных и ячейки АЦП-079-03 по местам механического крепления. Для осуществления механического крепления ячеек в составе изделия необходимо использовать крепеж (болты, домкраты) большей длинны.

Страницы: 1, 2, 3