專利名稱：一種減小分布式多余度控制系統(tǒng)傳輸時(shí)延的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分布式多余度控制系統(tǒng)通信技術(shù)。涉及分布式多余度控制系統(tǒng)通信技術(shù)的改進(jìn)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電傳飛控系統(tǒng)的布局多為集中式結(jié)構(gòu)，即機(jī)載設(shè)備與計(jì)算機(jī)直接相連，機(jī)載設(shè)備與處理器之間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送通過任務(wù)觸發(fā)方式進(jìn)行，當(dāng)接收和發(fā)送任務(wù)被調(diào)度時(shí)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，受任務(wù)數(shù)量和優(yōu)先級(jí)的影響較大。集中式結(jié)構(gòu)過分依賴于中心處理器，無法完成及時(shí)的信息處理和準(zhǔn)確有效的決策與控制，處理器易成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)瓶頸；同時(shí)集中式控制結(jié)構(gòu)明顯缺乏設(shè)計(jì)更改和改型所需要的靈活性和可維護(hù)性。采用分布式并行結(jié)構(gòu)是飛行控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。其特點(diǎn)是處理器模塊和分系統(tǒng)在物理位置上是分布的，機(jī)載設(shè)備與總線接口板直接相連，處理器模塊完成計(jì)算和控制功能，總線接口板完成處理器與機(jī)載設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信。由于分布式多余度飛控系統(tǒng)中各功能板是異步運(yùn)行的，采用傳統(tǒng)的任務(wù)觸發(fā)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)刻不能確定，導(dǎo)致信號(hào)傳輸不及時(shí)，時(shí)延大，影響整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，不利于分布式控制系統(tǒng)的信號(hào)傳輸和控制計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種減小分布式多余度控制系統(tǒng)傳輸時(shí)延的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種減小分布式多余度控制系統(tǒng)傳輸時(shí)延的方法，其特征在于，包括如下步驟第一，多余度飛控計(jì)算機(jī)通道間和計(jì)算機(jī)通道內(nèi)各功能模塊基于同步的時(shí)鐘源， 該時(shí)鐘源由串行背板總線周期性產(chǎn)生，周期為T。同步的時(shí)鐘源由計(jì)算機(jī)內(nèi)指定功能板產(chǎn)生，按照多余度計(jì)算機(jī)同步方法(高握手和低握手方式)每周期實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通道間指定功能板的同步，同步后由指定功能板產(chǎn)生定時(shí)中斷，中斷源直接引入總線接口板和處理器模塊的中斷控制器，保證總線接口板與主處理器處于同步狀態(tài)；第二，總線接口板在每個(gè)總線周期T內(nèi)，中斷產(chǎn)生后，進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序， 清除背板總線定時(shí)中斷，關(guān)閉本地定時(shí)中斷，校準(zhǔn)本地時(shí)鐘，清除定時(shí)器計(jì)數(shù)值，然后打開本地定時(shí)中斷；第三，數(shù)據(jù)發(fā)送處理器模塊從總線緩沖區(qū)采集數(shù)據(jù)時(shí)刻為t0，實(shí)測(cè)處理器模塊完成對(duì)余度設(shè)備信號(hào)進(jìn)行交叉?zhèn)鬏?、余度管理、控制律?jì)算的時(shí)間為tl，實(shí)測(cè)將計(jì)算好的數(shù)據(jù)放在總線緩沖區(qū)的時(shí)間為t2，考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間余量要求(不低于20% )，增加時(shí)間余量t3，計(jì)算出發(fā)送時(shí)刻為Tl，Tl彡tl+t2+t3，總線接口板在Tl時(shí)刻啟動(dòng)GJB^9A總線 BC-RT的數(shù)據(jù)發(fā)送，將數(shù)據(jù)發(fā)送至機(jī)載設(shè)備；第四，數(shù)據(jù)接收根據(jù)GJB^9A總線數(shù)據(jù)傳輸速率，實(shí)測(cè)發(fā)送所有信號(hào)所需要的時(shí)間t4，增加傳輸時(shí)間余量t5，則可以確定計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)刻為T2 ^ Tl+t4+t5,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)接收時(shí)間為t6，實(shí)測(cè)將接收的數(shù)據(jù)放在總線緩沖區(qū)的時(shí)間為t7，數(shù)據(jù)傳輸在周期T內(nèi)完成， 因此T2+t6+t7 ^ Τ,總線接口板在Τ2時(shí)刻啟動(dòng)GJB^9A總線BC-RT的數(shù)據(jù)接收，接收機(jī)載設(shè)備數(shù)據(jù)，上傳至處理器模塊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過事先規(guī)劃總線時(shí)間窗口的方法，保證在一個(gè)總線周期內(nèi)完成主處理器與機(jī)載設(shè)備之間的信號(hào)傳輸。減小分布式多余度控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延，保證了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。


圖1 系統(tǒng)連接示意2 時(shí)間窗口規(guī)劃示意圖
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。分布式多余度飛控系統(tǒng)連接關(guān)系見圖1所示，主飛控計(jì)算機(jī)PFC采用4余度配置的體系結(jié)構(gòu)方案，4余度主飛控計(jì)算機(jī)與4余度機(jī)載設(shè)備ACE通過GJB^9A總線連接，主飛控計(jì)算機(jī)為BC，ACE為RT，每個(gè)PFC以ARINC-659串行背板總線為核心，處理器模塊和總線接口板以資源的方式掛接ARINC-659總線，總線時(shí)間窗口規(guī)劃見圖2，總線接口板按 ARINC-659總線時(shí)間窗口規(guī)劃進(jìn)行GJB^9A總線的數(shù)據(jù)傳輸，具體實(shí)施步驟如下1.多余度飛控計(jì)算機(jī)通道間和計(jì)算機(jī)通道內(nèi)各功能模塊基于同步的時(shí)鐘源，由串行背板總線周期性產(chǎn)生，周期為τ = 25ms ；2.在每個(gè)總線周期T內(nèi)，中斷服務(wù)程序中，首先清除ARINC-659總線中斷，關(guān)閉本地定時(shí)器中斷，然后重新設(shè)置本地時(shí)鐘時(shí)鐘分辨率，產(chǎn)生Ims定時(shí)中斷，清除定時(shí)器計(jì)數(shù)值g-timer-coimt = 0，最后打開定時(shí)中斷。在Ims定時(shí)器中斷程序內(nèi)，定時(shí)器計(jì)數(shù)值累加，g-timer-count++ ；3.數(shù)據(jù)發(fā)送處理器模塊讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū)時(shí)刻為t0，t0為1ms，tl為l^is，t2為 200us，考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間余量要求(不低于20% )，t3為0. 6ms，計(jì)算出發(fā)送時(shí)刻為Tl， Tl彡tl+t2+t3，置Tl = 1:3ms，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)值g-timer-count = = 13時(shí)，總線接口板啟動(dòng) GJB289A總線BC-RT的數(shù)據(jù)發(fā)送，將數(shù)據(jù)發(fā)送至機(jī)載設(shè)備ACE，需要發(fā)送的數(shù)據(jù)量66雙字 (32位字長)。若采用傳統(tǒng)方法，在處理器模塊讀數(shù)據(jù)和總線接口板發(fā)送時(shí)均可能產(chǎn)生一個(gè) T的延時(shí)；4.數(shù)據(jù)接收t4為:3ms，增加傳輸時(shí)間余量t5為0.8ms，則可以確定計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)刻為T2彡Tl+t4+t5, T2 = 17，數(shù)據(jù)接收時(shí)間為t6，t6為3. 3ms, t7為300us，需要接收的數(shù)據(jù)量82雙字(32位字長)。若采用傳統(tǒng)方法，在總線接口板上傳數(shù)據(jù)至處理器模塊可能產(chǎn)生一個(gè)T的延時(shí)；采用本發(fā)明的方法機(jī)載設(shè)備ACE信號(hào)從發(fā)送經(jīng)處理器處理完畢再接收到的最大時(shí)延為46ms，采用傳統(tǒng)方法的最大時(shí)延為121ms，可將最大傳輸時(shí)延減小三個(gè)周期75ms。
權(quán)利要求
1. 一種減小分布式多余度控制系統(tǒng)傳輸時(shí)延的方法，其特征在于，包括如下步驟 第一，多余度飛控計(jì)算機(jī)通道間和計(jì)算機(jī)通道內(nèi)各功能模塊基于同步的時(shí)鐘源，該時(shí)鐘源由串行背板總線周期性產(chǎn)生，周期為T。同步的時(shí)鐘源由計(jì)算機(jī)內(nèi)指定功能板產(chǎn)生，按照多余度計(jì)算機(jī)同步方法(高握手和低握手方式)每周期實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通道間指定功能板的同步，同步后由指定功能板產(chǎn)生定時(shí)中斷，中斷源直接引入總線接口板和處理器模塊的中斷控制器，保證總線接口板與主處理器處于同步狀態(tài)；第二，總線接口板在每個(gè)總線周期T內(nèi)，中斷產(chǎn)生后，進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，清除背板總線定時(shí)中斷，關(guān)閉本地定時(shí)中斷，校準(zhǔn)本地時(shí)鐘，清除定時(shí)器計(jì)數(shù)值，然后打開本地定時(shí)中斷；第三，數(shù)據(jù)發(fā)送處理器模塊從總線緩沖區(qū)采集數(shù)據(jù)時(shí)刻為to，實(shí)測(cè)處理器模塊完成對(duì)余度設(shè)備信號(hào)進(jìn)行交叉?zhèn)鬏?、余度管理、控制律?jì)算的時(shí)間為tl，實(shí)測(cè)將計(jì)算好的數(shù)據(jù)放在總線緩沖區(qū)的時(shí)間為t2，考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間余量要求(不低于20% )，增加時(shí)間余量 t3，計(jì)算出發(fā)送時(shí)刻為Tl，Tl彡tl+t2+t3，總線接口板在Tl時(shí)刻啟動(dòng)GJB289A總線BC-RT 的數(shù)據(jù)發(fā)送，將數(shù)據(jù)發(fā)送至機(jī)載設(shè)備；第四，數(shù)據(jù)接收根據(jù)GJB^9A總線數(shù)據(jù)傳輸速率，實(shí)測(cè)發(fā)送所有信號(hào)所需要的時(shí)間 t4，增加傳輸時(shí)間余量t5，則可以確定計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)時(shí)刻為T2 ^ Tl+t4+t5，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)接收時(shí)間為t6，實(shí)測(cè)將接收的數(shù)據(jù)放在總線緩沖區(qū)的時(shí)間為t7，數(shù)據(jù)傳輸在周期T內(nèi)完成，因此T2+t6+t7 ( Τ,總線接口板在Τ2時(shí)刻啟動(dòng)GJB^9A總線BC-RT的數(shù)據(jù)接收，接收機(jī)載設(shè)備數(shù)據(jù)，上傳至處理器模塊。
全文摘要
本發(fā)明屬于分布式多余度控制系統(tǒng)通信技術(shù)。涉及分布式多余度控制系統(tǒng)通信技術(shù)的改進(jìn)方法。其特征在于，通過事先規(guī)劃總線時(shí)間窗口的方法，統(tǒng)籌考慮分布式控制系統(tǒng)中各設(shè)備的功能特點(diǎn)和時(shí)序安排，保證在一個(gè)總線周期內(nèi)完成主處理器與機(jī)載設(shè)備之間的信號(hào)傳輸。增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性，減小分布式多余度控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
文檔編號(hào)G05B9/03GK102566414SQ201110420768
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者屈華敏, 杜乃鵬, 譙婷婷, 趙淑利 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)第六一八研究所