Процессорный модуль для цифровой системы автоматического управления газотурбинным двигателем (САУ ГТД)

Процессорный модуль предназначен для установки в бортовые системы управления, системы регулирования и системы диагностики силовых установок самолетов текущих и следующих поколений как гражданского, так и военного назначения.

Процессорный модуль

Архитектура процессорного модуля

В состав архитектуры процессорного модуля входит:

• центральный процессор МС-24 работающий на частоте 100 МГц и имеющий двухядерную архитектуру с универсальным и сигнальным процессором на одном кристалле (производство компании «Элвис»);
• FLASH-память для программ (16 Mб) и параметров (4 Mб);
• ОЗУ 16 Mб;
• последовательные интерфейсы устройств ввода/вывода: ARINC-429, CAN, MIL-STD1553B, RS-232, QSPI (8 МГц);
• ПЛИС, реализующая развитую логику ввода/вывода дискретных и частотных сигналов, сторожевой таймер, контроллер прерываний и буферные каскады коммуникационных каналов.

Дополнительно в контроллере реализован аппаратный Watchdog и расширенный контроллер прерываний (до 26 источников). Все логические уровни — 3,3 В. Устройство работоспособно в диапазоне температур от -40° до +85° С.

Краткие технические характеристики

Процессорный модуль содержит полный набор цифровых интерфейсов, предназначенных для организации и поддержки обмена данными с другими информационными системами самолета. В его состав входит: мультиплексные каналы MIL-STD1553В и ARINC-429, два канала CAN и 4 технологических канала RS-232, служащих для подключения к двигателю системы диагностики на базе персонального компьютера.

Для разгрузки центрального процессора от выполнения однотипных операций, связанных с обработкой большого массива низкоприоритетных данных, в процессорный модуль интегрирована ПЛИС, которая позволяет на аппаратном уровне обработать эти данные, тем самым возможно существенно повысить производительность модуля и удовлетворить жестким требованиям к скорости реакции системы на внешнее воздействие.

В свою очередь, в состав ПЛИС входят сопроцессор обработки временных сигналов TPU, 32-канальный последовательный порт QSPI, дополнительный сторожевой таймер для внешнего контроля процессора, дополнительные входы прерывания с каскадированием, блоки поддержки контроллеров ARINC-429, MIL-STD1553В и CAN для увеличения общей производительности системы.

Управление процессорным модулем осуществляется операционной системой QNX версии 6, адаптированной под контроллер компанией «СВД — Встраиваемые системы». Процессорный модуль поставляется с полным комплектом драйверов всех внешних устройств, реализованных как для работы под управлением ОС QNX, так и под управлением своей специализированной операционной системы.

Интерфейсы ввода-вывода

Интерфейс MIL-STD1553B обеспечивает:

• режим терминала (оконечного устройства);
• передачу данных по основному и резервному каналам.

Интерфейс ARINC-429 обеспечивает:

• режим выдачи и приема данных;
• размер приемного и передающего буфера FIFO — по 512 слова;
• скорость передачи — 12,5 кбит/c и 100 кбит/c.

Интерфейс CAN обеспечивает:

• поддержку протокола версии 2.0A (B);
• размер буфера FIFO на прием и на передачу — по 32 сообщения;
• поддержку 29-и и 11-и битного идентификатора;
• программируемую скорость передачи до 1 Мбит/с.

Интерфейс QSPI обеспечивает:

• режим Master;
• адресацию до 32 устройств;
• общий для всех устройств буфер FIFO — по 128 слов на прием и на передачу;
• тактовую частоту интерфейса — до 8 МГц;
• фиксацию данных — по фронту тактового сигнала, а изменение — по спаду.

Интерфейс RS-232 обеспечивает:

• скорость передачи данных до 115 кбит/с;
• число информационных бит от 5 до 8;
• количество стоп-бит от 1 до 2;
• наличие/отсутствие бита чётности;
• размер приемного и передающего FIFO 64 байта.

ПЛИС

Контроллер прерываний поддерживает:

• до 24 источников прерываний, 8 из них могут быть сконфигурированы в качестве внешних источников прерываний;
• настройку полярности прерывания от внешнего источника по переднему или заднему фронту.

Сторожевой таймер обеспечивает:

• контроль логики включения питания процессора;
• «привязку» процессора к своей временной базе;
• сброс процессора при его некорректной работе со сторожевым таймером;
• восстановление работы системы при корректной работе процессора после сброса.

Перспективы использования

• в качестве универсального технологического контроллера авиационных интерфейсов, служащего для тестирования и обслуживания бортовых авиационных систем и сетей;
• в качестве промышленного контроллера, предназначенного для построения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) энергетических установок, корабельных систем управления, систем автоматизации испытательных стендов и т.д.