ARINC659 Veri Yolu Teknolojisine Genel Bakış
Xu Hongjie 1, 2, Liu Yufeng 3, Xia Jie 4, Liu Hao 1, 2
(1. Xi'an Havacılık Hesaplama Teknolojisi Enstitüsü, AVIC, Xi'an 710068, Shaanxi;
2. Havacılık Teknolojisi Entegre Devre ve Mikrosistem Tasarımı Anahtar Laboratuvarı, Xi'an 710068, Shaanxi; 3. Beijing Qingyun Aviation Instrument Co., Ltd., Beijing 100086;
4. Xi'an Xiangteng Microelectronics Technology Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 710068)
ARINC659 veri yolu, programa dayalı bir veri yolunu temel alan çok düğümlü bir seri iletişim veri yoludur. Belirleyici iletim süresi, yüksek hata toleransı ve yüksek güvenilirlik özelliklerine sahiptir.Yeni bir arka panel veri yolu için havacılık silahlarının ve ekipmanlarının teknik gereksinimlerini karşılayabilir. İlk olarak, ARINC659 veriyolunun arka planı açıklanır ve ARINC659 veriyolunun topolojisi, sistem bileşimi, çalışma prensibi ve teknik özellikleri ayrıntılı olarak analiz edilir ve ARINC659 veriyolunun uygulanması, ARINC659 veriyolunun daha fazla araştırılması ve uygulanması için belirli bir temel atılarak daha ayrıntılı açıklanır. .
TN913
Belge tanımlama kodu: Bir
DOI: 10.16157 / j.issn.0258-7998.2016.10.037
Çince alıntı biçimi: Xu Hongjie, Liu Yufeng, Xia Jie, vb. ARINC659 Bus Teknolojisine Genel Bakış Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2016, 42 (10): 142-145.
İngilizce alıntı biçimi: Xu Hongjie, Liu Yufeng, Xia Jie, ve diğerleri ARINC659 veri yolu teknolojisinin gözden geçirilmesi. Elektronik Tekniğin Uygulanması, 2016, 42 (10): 142-145.
0 Önsöz
Bir veri yolu, bilgi alışverişi için bir bilgisayar sistemindeki çeşitli işlevsel bileşenleri birbirine bağlayan bir veri yolunu ifade eder. Bilgisayar alanındaki yaygın veri yolları esas olarak PCI, CPCI ve VME, vb. İçerirken, endüstriyel ölçüm ve kontrol alanı genellikle evrensel veri yolu genişletmesi temelinde oluşturulur.Örneğin, PCI veri yolu ve VME veri yolu, PXI veri yolu ve VXI oluşturmak için genişletilebilir. otobüs.
Yeni nesil entegre aviyonik sistemde (Entegre Modüler Aviyonik, IMA), sistem Hat Değiştirilebilir Modüller (LRM) arasındaki veri iletişimi için yüksek güvenilirlik, yüksek hata toleransı ve hata izolasyonu gereksinimlerini ortaya koymaktadır. Bu temelde, Honeywell ilk olarak yeni bir arka panel veri yolu-ARINC659 arka panel veri yolu tipi (ARINC659 veriyolu olarak anılır) önermiştir.
ARINC659 veriyolu, yüksek güvenilirliğin teknik gereksinimlerini karşılar ve ikili-çift artıklık yapılandırmasının hataya dayanıklı özelliklerine sahiptir.Çalışma mekanizması, komut tablosu ile yönlendirilen orantılı erişim (Tablo Süreli Orantılı Erişim, TDPA) mekanizmasını benimser ve veri yolu işlemi önceden ayarlanmıştır. Zaman ve alan bölümlerinde sağlamlığı destekler ve rafa monte IMA oluşturmak için temel teknolojiler sağlar.
ARINC659 arka panel veriyolunun teknik avantajları, Boeing 777'nin Uçak Bilgi Yönetim Sistemi (AIMS), KC-130, MD-10, vb. Gibi birçok uçağın aviyonik (Çok Yönlü Entegre Aviyonik, VIA) ve keşifte kullanılmasını sağlar. İlk nesil uzayın yüksek güvenilirliğe sahip katmanlı sistemi (HRL) hızla uygulandı ve yeni nesil havacılık elektronik sistemlerinde, entegre modüler elektronik raflar LRM arasında veri aktarımı için standart bir arka panel yolu sağlıyor.
1 ARINC659 veriyoluna giriş
1.1 Topoloji
ARINC659 veri yolu topolojisi Şekil 1'de gösterilmektedir. Aviyonik sistemde, her bir LRM modülü verileri ARINC659 arka panel veriyolu üzerinden iletir. Her bir LRM modülü, iki veri yolu arabirim birimi BIU (BIUx, BIUy) içerir ve her bir BIU, iki veri yolu çifti A ve B'ye sahiptir ve her veri yolu çifti, Ax ve Ay olmak üzere iki veri yolu "x" ve "y" içerir. , Bx, 4 otobüsle. Her veriyolunun ayrı bir saat hattı ve iki veri hattı vardır ve her saat döngüsünde 2 veri biti iletebilir. BIUx ve BIUy sırasıyla ilgili veri yollarında veri gönderir ve her bir BIU 4 veri yolu üzerinden veri alabilir. Her otobüsün kendi alıcı vericisi vardır. ARINC659 veri yolu verileri, hata tespiti ve hata toleransı için çapraz kontrol edilir Algılama kuralları Ax = Ay, Bx = By, Ax = By ve Bx = Ay'a göre gerçekleştirilir. Veri doğrulama, 4 veri yolu çifti tarafından çapraz kontrol edilir, bu nedenle geleneksel ikili artıklık veri yoluna kıyasla, ARINC659 veri yolu daha iyi hata toleransına sahiptir ve geleneksel 4 artıklık veri yolundan daha az karmaşıktır.
LRM modülü genellikle bir ana bilgisayar ve bir veriyolu arabirim biriminden oluşur.Yapısına göre iki kısma ayrılabilir: ana bilgisayar devresi ve arka panel veri yolu arabirim birimi devresi ve bu iki devre bir LRM oluşturmak için aynı devre kartına entegre edilebilir Modül; Ayrı bir ARINC659 veri yolu arabirimi eklenti kartı, bir LRM modülü oluşturmak üzere ana makine ek kartını birbirine bağlamak için de kullanılabilir.
1.2 Sistemin çalışma prensibi
ARINC659 veriyolunun çalışma mekanizması, komut tablosu tarafından sürülen orantılı erişim (TDPA) iletişim mekanizmasıdır. Komut tablosu Tablo 1'de gösterilmektedir. Her bir LRM modülündeki ana bilgisayar, kendi BIU'suna dahili olarak erişir ve BIU modülü, ana bilgisayar arabirimi tarafından kontrol edilir ve BIU işlem komutları, bir komut tablosu biçiminde yazılım derlenerek derlenir. LRM modülü ilgili komutu yürütmeden önce, alınan veriler için depolama alanının tahsis edilmesi gerekir. Hazırlanan komut tablosunu LRM modülüne yükleyin.Sistem açıldığında, her LRM modülünün BIU'su komut tablosunu okumaya başlar, yürütülecek komutları analiz eder ve önceden ayarlanmış komut tablosu içerik formatına göre veriyolu verilerini gerçekleştirir İletim ve senkronizasyon darbesi. Komut tablosu formatına göre, BIU veri komutlarını gönderip alırken, depolanan verileri ARINC659 veriyoluna gönderebilir veya veriyolunda alınan verileri ana bilgisayar arayüzü aracılığıyla ana bilgisayara gönderebilir; senkronizasyon darbeleri için komut gönderip alırken, Modüller arasındaki senkronizasyon durumunun anahtarlanmasını ve bakımını gerçekleştirmek için veri yolundaki senkronizasyon darbesini gönderin veya alın.
ARINC659 veri yolu sisteminde, senkronizasyon, TDPA protokolünün gerçekleştirilmesinin ön koşulu ve anahtarıdır. BIU'ların ARINC659 veriyolunda senkronizasyonunu gerçekleştirmek için senkronizasyon yöntemleri, uzun senkronizasyon ve kısa senkronizasyonu içerir.Bunlar arasında, "uzun senkronizasyon", tekrar veri yolu ile senkronizasyonunu kaybetmiş BIU'ları senkronize etmek için ve "kısa senkronizasyon", BIU'ları senkronize etmek için kullanılır. Veriyolundaki tüm BIU'lar arasında sıkı senkronizasyon elde etmek için saat osilatörünün kaymasını düzeltin; "uzun senkronizasyon", işlevine göre "başlangıç senkronizasyonu" ve "senkronizasyona gir" olarak bölünebilir; burada başlatma senkronizasyonu, sistem çalıştırıldığında olur Veya "hata" nedeniyle tüm veri yolu senkronizasyondan çıktığında veriyolunu başlatın; senkronizasyon girişi, asenkron LRM modülünü mevcut çerçeveye senkronize edebilir.
ARINC659 veri yolu veri iletimi iki tür mesaj içerir, temel mesajlar ve ana / yedek mesajlar.
(1) Temel mesajın noktadan noktaya aktarımının veri akış şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. Temel mesaj modüller arasında (noktadan noktaya) veya tek modülden çoklu modüle iletişim için kullanılır ve pencerenin başında temel mesaj Sadece verileri aktarın.
(2) Temel mesajın yayın iletiminin veri akış diyagramı Şekil 3'te gösterilmiştir.
(3) Birincil ve yedek mesajların iletimi için iki tür veri akışı vardır: Şekil 4'te gösterildiği gibi, birincil ve yedek mesajların birincil modülü normal gönderimdir ve birincil / yedek mesajlar birden çok yedekleme modülüne (4'ten fazla olmamak üzere) tek veya Çok modüllü iletişimde, ana / yedek mesaj basit bir tahkim mekanizması tarafından iletilir ve yalnızca ana LRM ve diğer yüksek öncelikli yedek LRM'ler komut tablosunda belirtilen süre içinde veri göndermemeye devam ettiğinde yedek LRM modülü Veri yoluna veri göndermeye başlayın ve bir mesaj penceresinde, yalnızca bir LRM modülünün ARINC659 veri yolu üzerinde veri göndermesine izin verilir; Şekil 5, ana yedek mesaj anormal gönderiminin ana modül gönderimini gösterir.
1.3 Teknik özellikler ve avantajlar
ARINC659 veri yolu, rafa monte entegre modüler aviyonikler (IMA) arasında veri aktarımı için kullanılan çok kanallı bir seri iletişim veri yoludur ve aktarım modu yarı çift yönlü veri iletimini benimser ve veri doğrulama, çapraz kontrol hatası düzeltmesini benimser Mekanizma, ayrılmış tablo komutuna (veri yolu işletim programı) göre, iki bağımsız BIU kontrol modülü ve sırasıyla kodlama yöntemi ile 4 veri yolu ile yürütülür. ARINC659 veri yolu, veri yolu iletim süresi ve depolama alanında sağlam bölünme özelliklerine sahiptir.Yüksek hata toleransı ve yüksek bütünlüğe sahip bir arka panel veri yolu ve güçlü hata toleransı ve yüksek güvenilirliğe sahip bir seri veri yoludur. Veriyolunun yüksek güvenilirliği, yüksek hata toleransı ve yüksek hata toleransı için teknik gereksinimler.
ARINC659 veriyolu aşağıdaki özelliklere ve avantajlara sahiptir:
(1) Yüksek güvenilirlik: ARINC659 veri yolu, veri yolu-4 veri yollarının artıklık mekanizması nedeniyle yüksek güvenilirliğe sahiptir ve veri iletimi, farklı kodlama kurallarına göre kodlamadan sonra iletilir.Kodlama kuralları Tablo 2'de gösterilmiştir. Gösterildiği gibi, sistemin güvenilirliği, LRM modülünün ana yedekleme modu aracılığıyla geliştirilir. Aynı zamanda ARINC659 protokolünde bir dizi izolasyon mekanizması da sistemin fiziksel katmandaki güvenilirliğini arttırır.
Bunların arasında, LRM fazlalığı, LRM modülünün önceden ayarlanmış öncelik seviyesine göre en yüksek öncelikli modülden veriyoluna veri göndermesi ve daha düşük önceliğe sahip modülün sessiz kalması anlamına gelir.Sadece ana LRM ve kendisinden daha yüksek önceliğe sahip LRM sessiz kaldığında. Verileri otobüse gönderin.
(2) Güçlü hata toleransı: ARINC659 veri yolu, veri iletmek için 4 çift-çift yedek seri veri yolu kullanır ve veri yolunun güçlü arıza toleransı, geleneksel çift-çift artıklık veri yolundan daha iyidir ve karmaşıklığı geleneksel dört artıdan daha azdır Derece otobüs
(3) Veri aktarımı kesinliği: Geleneksel arka panel veriyolu sisteminde, veri aktarımından önce veri veri yolu için uygulanmalıdır.Gerçek zamanlı veri iletimi garanti edilemez.ARINC659 veri yolu TDPA iletişim mekanizmasını kullanır. TDPA protokolü, veri yolunun önce tanımlanması gerektiğini şart koşar. Komut tablosu formatında, veriyolu iletim penceresi, veriyolu süresini bir dizi sabit uzunlukta pencereye bölmek üzere önceden ayarlanmıştır, böylece veri yolu etkinliğinin kesinliği garanti edilebilir.Ana bilgisayarın yalnızca iletimi sabit bir zaman penceresinde ve yalnızca ana bilgisayarın düzenlemesi gerekir Verilerin kurallara göre sabit bir zaman aralığında gönderilmesi gerekir ve veriler, sabit bir zaman noktasında veri güncelleme bayrağının sorgulanmasıyla alınabilir;
(4) Orta / yüksek veri çıkışı: Saat 30 MHz'dir ve maksimum veri aktarım hızı 60 Mb / sn'ye yakındır;
(5) Sıkı arıza izolasyon ve hata düzeltme yeteneklerine sahiptir.LRM modülü veriyi veriyoluna gönderir ve veriyolundan komuta göre veri alır.Bu süre zarfında veri doğrulama kurallarına uygun olarak hata tespiti yapar.LRM modülü 4 bus üzerinden alınan verileri kontrol eder. Veri karşılaştırması ve hata düzeltme ve düzeltilemeyen veriler, ilgili mesaj açıklamasındaki kurallara göre işlenecektir;
(6) Yüksek verimli veri yolu kullanımı: TDPA protokolüne göre, ARINC659 arka panel veri yolu, veri aktarımı sırasında geleneksel seri veri yolundaki başlangıç, bitiş, hata denetimi ve diğer karakterleri iletmekten kaçınabilir ve bu tür veri olmayanları azaltır. Bilgi karakterlerinin iletimi tarafından işgal edilen veri yolu bant genişliği aynı zamanda aktarım adres hataları olasılığını da ortadan kaldırır ARINC659 arka panel veri yolu ile karşılaştırıldığında, daha geçerli veri iletebilir ve daha yüksek veri yolu kullanımına sahiptir.
2 Otobüs uygulaması
ARINC659 arka düzlem veri yolunun teknik avantajları, Boeing 777 uçağının Uçak Bilgi Yönetim Sisteminde (AIMS) ve Boeing 717 gibi uçakların Çok Yönlü Entegre Aviyoniklerinde (VIA) yaygın olarak kullanılmasını sağlar. Sistemdeki entegre modüler elektronik raf LRM arasındaki veri aktarımı, standart bir arka panel veriyolu sağlar.
ARINC659 arka panel veri yolu sistemi, bir LRM modülü ve bir ana makine ve bir veri yolu arka panelinden oluşan bir düğüm makinesinden oluşur. Bekleme modülleri, G / Ç modülleri, grafik işleme modülleri ve işlemci modülleri gibi LRM'ler, yüksek güvenilirlik, yüksek hata izolasyonu ve hata düzeltme yetenekleri ve yüksek hata toleransı ile entegre bir aviyonik sistemi oluşturmak için aynı anda arka panel veri yoluna bağlanır. Yüksek güvenilirlik ve yüksek hata toleransı ile, rafa monte bir IMA sistemi oluşturmak için anahtar teknolojidir.Genellikle IMA rafındaki modüller arasında veri iletişimi için kullanılır ve çok geniş bir uygulama olasılığına sahiptir. ARINC659 veriyolunun sistemdeki uygulaması Şekil 6'da gösterilmektedir.
3 Sonuç
ARINC659 veri yolu, yüksek aktarım güvenilirliği, basit ve esnek kullanımı nedeniyle havacılık ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. ARINC659 veri yolu arka planına dayalı olarak, bu makale ARINC659 veri yolu topolojisini, çalışma prensibini ve özelliklerini analiz eder ve ARINC659 veri yolunu inceler.Ardından ARINC659 veri yolu protokol araştırması, yonga geliştirme, uygulama çözümleri ve ARINC659 veri yolunun sistem tasarımı için önemlidir. Referans değeri.
Referanslar
Zhang Ximin, Wei Ting. ARINC659 arka panel veri yolunun uygulama araştırması. Havacılık Hesaplama Teknolojisi, 2011, 41 (5): 241-246.
Peng Youming, Xiao Zifeng, Guo Meng. CPCI veriyolu ile VME veriyolu arasındaki köprünün geliştirilmesi. Bilgisayar Mühendisliği, 2006, 32 (24): 152-154.
Xu Wenhui ARINC659 Otobüsüne Giriş Aviyonik Teknolojisine Giriş, 1999, 30 (2): 22-27.
Wei Ting, Zhang Ximin. ARINC659 arka panel veri yolu hata ayıklama yöntemi üzerine araştırma. Ölçme ve Kontrol Teknolojisi, 2008, 27 (S0): 84-86.
ARINC. Arınç proje belgesi 664: Uçak veri ağı, bölüm 7-aviyonik tam çift yönlü anahtarlamalı Ethernet (sfdx) ağı, 2005.
CARPENTER T, DRISCOLL K, HOYME K, vd. ARINC659 çizelgeleme: Problem tanımı. Gerçek Zamanlı Sistem Sempozyumu, 1994: 165-169.
ARINC özelliği 659 arka panel veri yolu. 1993.
Feng Fulai. Hataya dayanıklı hesaplama sisteminin özellikleri, performans / güvenilirlik ölçümü ve değerlendirmesi. Havacılık ve Uzay, 1993 (3): 47-52.
Zhang Ximin, Wei Ting. ARINC659 hataya dayanıklı veri yolu test ve doğrulama sisteminin geliştirilmesi. Xidian Üniversitesi Dergisi, 2011, 38 (6): 140-145.
AET üyeleri için yıl sonu avantajları!
