Дипломная работа: Анализ алгоритма работы специализированного вычислителя
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 | KD2 |
| 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 | KDS | 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.
Эскиз системы в составе специализированного вычислителя представлен на рисунке 1.3.
Рисунок 1.4 – Эскиз механического крепления системы в специализированном вычислителе.
2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
2.1 Описание функциональной схемы системы
Для того чтобы выполнить данную задачу нам необходимо иметь следующие узлы:
– узел приема информации из коммуникационного порта ввода/вывода микропроцессора 1879ВМ1;
– блок обмена с последовательным портом;
– блок обмена с буферной памятью;
– скоростная буферная память;
– блок согласования с микроконтроллером;
– блок обмена с часами реального времени;
– блок обмена с основным накопителем;
– микроконтроллер;
– накопитель.
2.1.1 Узел приема информации из коммуникационного порта ввода/вывода микропроцессора 1879ВМ1
Информация поступает с темпом 20 Мбайт/сек, т.е. период обновления информации 50 нс. В дальнейшем эту информацию необходимо сохранять в накопителе. Для обеспечения необходимого объема регистрируемой информации (8 Гб) в приемлемых геометрических размерах целесообразно применять твердотельные накопители на базе микросхем Flash или малогабаритные жесткие диски. Так как разрабатываемый блок будет использоваться в жестких климатических и механических условиях, в которых не могут работать жесткие диски, то будет использоваться твердотельный накопитель. Современные накопители большого объема на базе микросхем Flash памяти не способны обеспечить высокий темп записи, следовательно, нам необходима промежуточная скоростная память. Объем данной промежуточной памяти должен быть выше, чем единичный пакет информации, передаваемой за один обмен. Принятый пакет данных, сохраненный в промежуточной буферной памяти, необходимо переписать в основной накопитель до прихода следующей пачки информации (33 мс).
Исходя из условий технического задания для управления нашей системой и обеспечения связи с ПК нам необходим микроконтроллер со встроенным USB-интерфейсом. Но микроконтроллер не сможет обеспечить достаточного быстродействия. Поэтому для перезаписи данных из промежуточной буферной памяти в основной накопитель необходимо использовать аппаратный автомат перезаписи данных, которым будет управлять микроконтроллер.