專利名稱：基于afdx網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一綜合核心處理機(jī)，具體涉及一種基于AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，屬于嵌入式高性能綜合化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著直升機(jī)用途的擴(kuò)大、任務(wù)的增加、功能的擴(kuò)展，以及對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性要求的增強(qiáng)，使得直升機(jī)中的航空電子系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大、設(shè)備越來(lái)越多、功能越來(lái)越復(fù)雜。這不僅影響了直升機(jī)的可靠性、維護(hù)性和保障性，還導(dǎo)致了航空電子系統(tǒng)在直升機(jī)全壽命費(fèi)用中的比例越來(lái)越高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，主要解決了現(xiàn)有處理機(jī)集成化程度及可靠性低、維護(hù)性和保障性差的問(wèn)題。本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下該AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，包括用于任務(wù)計(jì)算、數(shù)據(jù)融合、系統(tǒng)控制管理和與總線通訊的數(shù)據(jù)處理模塊，用于核心處理機(jī)內(nèi)各模塊之間、與前端傳感器間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)支持模塊，用于對(duì)各模塊供電的電源模塊；數(shù)據(jù)處理模塊分別與網(wǎng)絡(luò)支持模塊和數(shù)據(jù)總線連接。還包括用于數(shù)字地圖管理、任務(wù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理的數(shù)字地圖模塊，用于外視頻和音頻采集、分配，視頻/音頻壓縮與記錄傳輸控制的視頻處理模塊；所述數(shù)字地圖模塊和視頻處理模塊與網(wǎng)絡(luò)支持模塊連接，數(shù)字處理模塊與視頻處理模塊通過(guò)DVI視頻連接。上述數(shù)據(jù)處理模塊為兩塊，其中一塊做為備份；網(wǎng)絡(luò)支持模塊為兩塊，其中一塊做為備份；電源模塊為兩塊采用余度供電方式的電源模塊，其中一塊電源模塊做為備份；上述數(shù)據(jù)處理模塊包括PC8M8E處理器，PC8548E處理器上連接有155 總線接口，RS232接口，以太網(wǎng)接口，調(diào)試接口，4個(gè)定時(shí)器，可編程看門狗定時(shí)器，AFDX接口和存儲(chǔ)
ο上述網(wǎng)絡(luò)支持模塊包括ASM控制單元、高速網(wǎng)絡(luò)交換單元和SDRAM幀緩存儲(chǔ)器， ASM控制單元通網(wǎng)絡(luò)控制端口與高速網(wǎng)絡(luò)交換單元連接，高速網(wǎng)絡(luò)交換單元還與SDRAM幀緩存儲(chǔ)器連接。其中高速網(wǎng)絡(luò)交換單元上設(shè)置有MfAFDX端口，ASM控制單元上設(shè)置有以太網(wǎng)接口，RS232接口、輸出離散量接口和用于與專用以太網(wǎng)接口連接的監(jiān)控端口。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明提供的基于AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，實(shí)現(xiàn)了基于AFDX網(wǎng)絡(luò)綜合核心處理機(jī)小型化低功耗設(shè)計(jì)，采用綜合化、模塊化、開(kāi)放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有數(shù)據(jù)、 信號(hào)、圖形、視頻處理能力和大容量存儲(chǔ)能力，同時(shí)還具備了高速網(wǎng)絡(luò)通信能力，系統(tǒng)容錯(cuò)重構(gòu)能力，以及性能高、重量輕、體積小、功耗低等特點(diǎn)，技術(shù)先進(jìn)，能夠滿足新一代直升機(jī)航電系統(tǒng)任務(wù)計(jì)算機(jī)綜合化、高性能、體積小、重量輕、功耗低的需求。


圖1為基于AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為數(shù)據(jù)處理模塊功能結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為AFDX網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)模塊功能框圖。
具體實(shí)施例方式為了解決背景技術(shù)中所提及的現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，直升機(jī)航空電子系統(tǒng)開(kāi)始向綜合化antegrated)發(fā)展。本發(fā)明針對(duì)新一代直升機(jī)的需求，研究直升機(jī)航空電子系統(tǒng)基于AFDX網(wǎng)絡(luò)綜合化核心處理相關(guān)技術(shù)，包括直升機(jī)高度綜合化體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、容錯(cuò)重構(gòu)技術(shù)、AFDX高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、高密度低功耗模塊設(shè)計(jì)技術(shù)、余度供電技術(shù)、自主分布式操作系統(tǒng)技術(shù)和軟件工程環(huán)境技術(shù)等?；贏FDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)(以下簡(jiǎn)稱HICP)是航電任務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，具備數(shù)據(jù)、圖形圖像和視頻的綜合處理能力以及系統(tǒng)存儲(chǔ)能力。HICP完成航電系統(tǒng)的綜合控制與管理、總線網(wǎng)絡(luò)管理、任務(wù)綜合處理及數(shù)據(jù)綜合處理、通信管理、人-機(jī)接口控制和管理、數(shù)字地圖生成、視頻交換、音頻視頻壓縮與記錄控制、任務(wù)/維護(hù)數(shù)據(jù)的加卸載控制等功能。HICP采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，包括用于任務(wù)計(jì)算、數(shù)據(jù)融合、系統(tǒng)控制管理和與總線通訊的數(shù)據(jù)處理模塊(DPM)，用于核心處理機(jī)內(nèi)各模塊之間、與前端傳感器間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)支持模塊(ASM)，用于對(duì)各模塊供電的電源模塊(PSM)；數(shù)據(jù)處理模塊與網(wǎng)絡(luò)支持模塊連接，數(shù)據(jù)處理模塊還與數(shù)據(jù)總線連接?？梢愿鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用情況，集成更多的模塊，如還可以包括用于數(shù)字地圖管理、任務(wù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理的數(shù)字地圖模塊(DTM)，用于外視頻和音頻采集、分配，視頻/音頻壓縮與記錄傳輸控制的視頻處理模塊(VPM)；數(shù)字地圖模塊和視頻處理模塊與網(wǎng)絡(luò)支持模塊連接，數(shù)字處理模塊與視頻處理模塊通過(guò)DVI視頻連接。為了提供系統(tǒng)的可靠性，數(shù)據(jù)處理模塊可以設(shè)置為兩塊，其中一塊數(shù)據(jù)處理模塊做為備份；網(wǎng)絡(luò)支持模塊也可以為兩塊，其中一塊做為備份；電源模塊為兩塊采用余度供電方式的電源模塊，其中一塊電源模塊做為備份。數(shù)據(jù)處理模塊包括PC8548E處理器，PC8548E處理器上連接有155 總線接口， RS232接口，以太網(wǎng)接口，調(diào)試接口，4個(gè)定時(shí)器，可編程看門狗定時(shí)器，AFDX接口和存儲(chǔ)器。網(wǎng)絡(luò)支持模塊包括ASM控制單元、高速網(wǎng)絡(luò)交換單元和SDRAM幀緩存儲(chǔ)器，ASM控制單元通網(wǎng)絡(luò)控制端口與高速網(wǎng)絡(luò)交換單元連接，高速網(wǎng)絡(luò)交換單元還與SDRAM幀緩存儲(chǔ)器連接。其中高速網(wǎng)絡(luò)交換單元上設(shè)置有MfAFDX端口，ASM控制單元上設(shè)置有以太網(wǎng)接口，RS232接口、輸出離散量接口和用于與專用以太網(wǎng)接口連接的監(jiān)控端口。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳述AFDX網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為系統(tǒng)模塊間以及綜合化航電系統(tǒng)的主要通信路徑，實(shí)現(xiàn)M 個(gè)AFDX端口，每個(gè)端口包含256條VL，支持全雙工、無(wú)阻塞數(shù)據(jù)傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸速率為
4100Mbps?；贏FDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)采用綜合化、模塊化、開(kāi)放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)處理能力為9. 2GIPS。其功能框圖如圖3所示大容量存儲(chǔ)器容量64GByte ；采用AFDX網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率為100Mbps，支持的節(jié)點(diǎn)數(shù) M個(gè)；航電系統(tǒng)的綜合控制與管理，系統(tǒng)通信管理；飛行員人-機(jī)接口控制和管理；支持二維、三維數(shù)字地圖生成，態(tài)勢(shì)信息處理；音頻、視頻實(shí)時(shí)壓縮與記錄控制，數(shù)據(jù)加卸載；具有雙余度的供電能力；具有雙余度網(wǎng)絡(luò)通信能力；采用滿足ARINC653標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；具有良好的通用性和擴(kuò)展性；具有較強(qiáng)的容錯(cuò)和重構(gòu)能力，提高系統(tǒng)任務(wù)可靠性，保證航電系統(tǒng)關(guān)鍵任務(wù)完成；整機(jī)功耗195W ；整機(jī)重量10kg。數(shù)據(jù)處理模塊包括主處理器采用高度集成的高性能低功耗PowerPC8M8E，工作主頻1000MHz ；主存儲(chǔ)器容量512MB ；FLASH容量彡32MB ；NvRAM容量為32KB ；4個(gè)32位定時(shí)器；可編程看門狗定時(shí)器；調(diào)試接口 以太網(wǎng)接口、RS232 ;1路AFDX接口 速率100Mbps; 1路155!3B接口 速率IMbps ；電源包括2路^VDC輸入。
權(quán)利要求
1.一種AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，其特征在于包括用于任務(wù)計(jì)算、數(shù)據(jù)融合、系統(tǒng)控制管理和與總線通訊的數(shù)據(jù)處理模塊，用于核心處理機(jī)內(nèi)各模塊之間、與前端傳感器間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)支持模塊，用于對(duì)各模塊供電的電源模塊；數(shù)據(jù)處理模塊分別與網(wǎng)絡(luò)支持模塊和數(shù)據(jù)總線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，其特征在于還包括用于數(shù)字地圖管理、任務(wù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理的數(shù)字地圖模塊，用于外視頻和音頻采集、分配，視頻/音頻壓縮與記錄傳輸控制的視頻處理模塊；所述數(shù)字地圖模塊和視頻處理模塊與網(wǎng)絡(luò)支持模塊連接，數(shù)字處理模塊與視頻處理模塊通過(guò)DVI視頻連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊為兩塊，其中一塊做為備份；網(wǎng)絡(luò)支持模塊為兩塊，其中一塊做為備份。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述電源模塊為兩塊采用余度供電方式的電源模塊，其中一塊電源模塊做為備份。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊包括PC8M8E處理器，PC8M8E處理器上連接有數(shù)據(jù)總線接口，RS232接口，以太網(wǎng)接口，調(diào)試接口，4個(gè)定時(shí)器，可編程看門狗定時(shí)器，AFDX接口和存儲(chǔ)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)支持模塊包括ASM控制單元、高速網(wǎng)絡(luò)交換單元和SDRAM幀緩存儲(chǔ)器，ASM控制單元通網(wǎng)絡(luò)控制端口與高速網(wǎng)絡(luò)交換單元連接，高速網(wǎng)絡(luò)交換單元還與SDRAM幀緩存儲(chǔ)器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述高速網(wǎng)絡(luò)交換單元上設(shè)置有M個(gè)AFDX端口，ASM控制單元上設(shè)置有以太網(wǎng)接口，RS232接口、輸出離散量接口和用于與專用以太網(wǎng)接口連接的監(jiān)控端口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，主要解決了現(xiàn)有處理機(jī)集成化程度及可靠性低、維護(hù)性和保障性差的問(wèn)題。該AFDX網(wǎng)絡(luò)小型化低功耗綜合核心處理機(jī)，包括用于任務(wù)計(jì)算、數(shù)據(jù)融合、系統(tǒng)控制管理和與總線通訊的數(shù)據(jù)處理模塊，用于核心處理機(jī)內(nèi)各模塊之間、與前端傳感器間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)支持模塊，用于對(duì)各模塊供電的電源模塊。具有數(shù)據(jù)、信號(hào)、圖形、視頻處理能力和大容量存儲(chǔ)能力，同時(shí)還具備了高速網(wǎng)絡(luò)通信能力，系統(tǒng)容錯(cuò)重構(gòu)能力，以及性能高、重量輕、體積小、功耗低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F15/78GK102541810SQ20111045165
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者李成文, 李鵬, 湛文韜, 王純偉, 陳國(guó) , 韓嫚莉, 高楊 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司第六三一研究所