Brevet FR2485779A1 — publié le 19811231

La présente invention concerne un enregistreur numérique l dOErméee et elle porte plus particulièrement sur un enregistreur commandé par microprocesseur qui a la possibilité de recevoir des données sous différents formats et de présenter les données à différents types d'équipement de lecture des données. La présente demande de brevet est liée à la demande de brevet français. déposée le même jour par la Demanderesse sous le titre "Procédé d'enregistrement de données sous forme numérique". Il est souvent nécessaire de procéder à l'enregistrement continu de données correspondant à plusieurs paramètres. Par exemple, la régle- mentation exige que les aéronefs commerciaux comportent un enregis- treur relatif à divers paramètres de fonctionnement tels que l'altitude, l'angle de tangage, la vitesse de l'air, les conditions des moteurs,etc. La société Aeronautical Radio Inc. (ARINC), qui appartient à des compa- gnies aériennes et d'autres parties intéressées et qui établit des normes destinées à favoriser la compatibilité dans la conception des équipements pour aéronefs et pour applications connexes, a établi des spécifications concernant l'enregistrement des données exigées. Les enregistreurs de données pour aéronefs commerciaux qui sont fabriqués à l'heure actuelle et ceux qui seront fabriqués au cours des pro- e chaines années travaillent en recevant en entrée-des données numériques série qui sont générées par une unité i saisie de damées vol qui est placée dans l'aéronef. Les caractéristiques relatives au système d'enregistrement figurent dans les spécifications 573 et 717 de la société ARINC. Les appareils anciens, dont un grand nombre est encore en service, comportent des enregistreurs qui reçoivent des données analogiques continues, conformes aux spécifications ARINC 542. Le dispositif et le procédé d'enregistrement décrits ici sont plus particulièrement conçus pour réaliser un enregistreur de données de vol de type numérique qui soit compatible et en accord avec ces trois spécifications de la société ARINC. De nombreuses caractéristiques de l'invention peuvent naturellement être utilisées dans des enregistreurs destinés à d'autres types de données. Une caractéristique de l'invention consiste dans l'utilisation d'un enregistreur à bande magnétique de type numérique qui comporte un transducteur de lecture/écriture et un dispositif d'entraînement pour la bande d'enregistrement équipé d'une commande par microprocesseur, un registre de données destiné à recevoir les données numériques en- trantes et des moyens qui réagissent au microprocesseur en dirigeant vers le transducteur les données qui proviennent du registre et en actionnant le dispositif d'entraînement de la bande pour enregistrer les données sur la bande. Une autre caractéristique consiste en ce que l'enregistreur com- porte un connecteur de sortie auquel est connecté un dispositif de lecture de l'information enregistrée. Le dispositif de lecture appli- que un signal d'entrée de commande au microprocesseur afin de faire fonctionner le transducteur de lecture et le mécanisme d'entraînement de la bande. Une autre caractéristique consiste en ce que l'enregistreur peut recevoir des données analogiques continues et il est équipé d'un con- vertisseur analogique-numérique et d'un multiplexeur de données, afin de transmettre des données numériques série au registre de données. Une autre caractéristique encore réside dans le procédé d'utili- sation de l'enregistreur avec un programme de microprocesseur compor- tant deux modes de fonctionnement possibles, l'un pour l'enregistrement des données et l'autre pour la lecture des données qui sont transmises vers une unité de lecture qui applique un signal d'entrée de commande au microprocesseur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique de l'enregistreur; et les figures 2 à 5 sont des organigrammes relatifs au microproces- seur. L'enregistreur est représenté schématiquement sous forme simpli- fiée sur la figure 1. Les caractéristiques qui ne sont pas liées à l'invention ne sont pas représentées. Des détails supplémentaires con- cernant l'enregistrement et la vérification des données numériques figurent dans la demande de brevet précitée et on pourra s'y référer à titre de supplément à la présente description. On décrira l'inven- tion dans le cadre de l'enregistrement de données de vol d'un aéro- nef. Bien entendu, de nombreuses caractéristiques de l'invention peuvent être utilisées pour l'enregistrement d'autres types de données. Dans le système de la figure 1, un connecteur 15 d'entrée de données assure la connexion de l'enregistreur à une source de données,telle qu'une unité de saisie de données de vol (non représentée) qui fournit des données numériques série en format biphase, conformément aux spé- cifications ARINC 573/717. Les données sont dirigées du connecteur d'entrée vers un dispositif de traitement de données qui comprend un registre de données 16 placé sous la commande d'un microprocesseur ou d'une unité centrale 17. Les données provenant du registre sont trans- mises par un commutateur de lecture/écriture 18 à un transducteur de lecture/écriture 19 qui est associé à une bande d'enregistrement 20. Un mécanisme d'entraînement de bande 23 déplace la bande entre des bobines 21,22. La bande traverse des capteurs 25, 26 qui appliquent à l'unité centrale 17 un signal de fin de bande (FDB) et un signal de début de bande (DDB), comme on le verra par la suite. La bande comporte de façon caractéristique plusieurs pistes d'enregistrement. Les dési- gnations "fin" et "début" de bande sont employées dans un but d'iden- tification. L'enregistrement et la lecture peuvent-être effectués avec n'importe quel sens de déplacement de la bande. Les données sont de préférence enregistrées en blocs incrémen- tiels. Dans le cadre de l'opération d'enregistrement, un bloc de don- nées enregistré précédemment est lu et comparé avec les données qui sont enregistrées dans le registre 16, pour vérifier le bon fonction- nement du système. Le commutateur 18 transmet les signaux de données du transducteur 19 vers le registre de données 16, par l'intermédiaire du commutateur 28. Ces fonctions sont décrites de façon plus détaillée dans la demande de brevet précitée. Dans le cas o l'enregistreur doit être utilisé dans un aéronef dans lequel les données de vol sont recueillies sous forme analogique et continue (spécifications ARINC 542), il existe un adaptateur 30. L'adaptateur comprend un convertisseur analogique-numérique et un mul- tiplexeur temporel, de façon que le signal de sortie qui est dirigé vers le registre de données 16 soit constitué par des données numéri- ques série du type défini dans les spécifications ARINC 573/717. Dans le cas d'un aéronef comportant des systèmes de mesure d'al- titude et de vitesse de 1 'air de type pneumatiq oeIl existe un capteur de pression 31. Les pressions d'air statique et de tube de Pitot sont dirigées vers le capteur de pression 31 par des connecteurs tubulai- res 32, 33. Le capteur de pression génère des signaux électriques ana- logiques qui représentent les pressions pneumatiques et les signaux électriques sont appliqués à l'adaptateur 30 pour être incorporés dans le signal de données numériques qui est dirigé vers le registre 16. L'enregistreur permet d'effectuer la lecture des données enre- gistrées conformément à divers types d'équipement de lecture de don- nées. Le transducteur 19 est connecté par le commutateur lecture/écri- ture 18 en mode de lecture (L) et par le commutateur 28 en mode de copie (C) à un amplificateur de données 35 qui dirige les signaux de données amplifiés, vers un connecteur d'équipement externe 36. Les commutateurs 18,28 et l'amplificateur 35 sont commandés par l'unité centrale 17, comme on le décrira ci-après. On utilise différents types d'équipement de lecture de données en fonction de la nature de l'application et des exigences opération- nelles pour l'aéronef et l'enregistreur de don-nées. Un enregistreur de copie 38 peut être utilisé pour copier simul- tanément toutes les pistes de données de la bande 20, sans retirer l'enregistreur de l'aéronef. Par exemple, dans le système qui est décrit de façon plus détaillée dans la demande de brevet précitée, les données provenant d'une bande à huit pistes et représentant 25 heures de fonctionnement de l'aéronef peuvent être lues par un enre- gistreur de copie multipiste en moins d'une demi-heure. On utilise un amplificateur à huit voies 35 et la bande n'est passée qu'une seule fois. Selon une autre possibilité, on utilise une interface de signal 39 qui présente en sortie des signaux en format numérique biphase ou en format "non retour à zéro" (NRZ) et un signal d'horloge. Les signaux correspondant à l'un ou l'autre de ces formats peuvent être appliqués à un convertisseur de bande série qui décode les données multiplexées, en vue d'une utilisation ultérieure. Dans ce format, une seule piste de données est lue à la fois. La transcription de la bande nécessite un temps beaucoup plus long qu'avec l'enregistreur de copie 38, et on utilise ceci de façon caractéristique lorsque l'enregistreur de don- nées de vol peut être retiré de l'aéronef. Une unité d'affichage de signal numérique 42 peut être connectée à l'enregistreur de données pour fournir une présentation numérique d'un seul paramètre de données sélectionné. Ce dispositif de lecture peut être utilisé avec l'enregistreur à bord de l'aéronef et il con- vient particulièrement bien à l'observation des données au fur et à mesure qu'elles sont enregistrées, pendant le fonctionnement de l'aéronef ou de ses commandes, pour vérifier le fonctionnement ou l'étalonnage de l'enregistreur. On peut utiliser un convertisseur numérique-analogique/unité d'affichage analogique 44 pour extraire un ou plusieurs paramètres des données enregistrées, et pour présenter le paramètre sélectionné sous forme analogique, par exemple sur un enregistreur graphique à défilement. Ce dispositif peut également être utilisé avec l'enre- gistreur à bord de l'aéronef pour une analyse rapide des paramètres sélectionnés, sans qu'il soit nécessaire d'examiner l'ensemble des données enregistrées. Chacun des dispositifs de lecture applique un signal d'entrée de commande à l'unité centrale 17-pour sélectionner les conditions désirées pour le dispositif d'entraînement de la bande et pour la transmission des données. Ces signaux de commande peuvent être générés par des circuits incorporés au dispositif de lecture ou ils peuvent résulter de la manipulation par l'opérateur de commandes placées sur le dispositif. Par exemple, l'enregistreur de copie 38 copie toujours simultanément huit pistes de l'information enregistrée. Cette commande de condition peut donc être incorporée au dispositif. L'unité d'affi- chage de signal numérique 42 et l' unité d'affichage analogique 44 peuvent offrir à l'opérateur la possibilité de sélectionner la piste à lire et le sens d'entraînement de la bande. Les figures 2 à 5 sont des organigrammes simplifiés relatifs à des programmes qui illustrent le fonctionnement général de l'enregis- treur de données. Un grand nombre des procédures détaillées et des tests souhaitables pour un produit commercial ne sont pas représen- tés, du fait qu'ils ne font pas partie de l'invention et que leur adjonction compliquerait inutilement la description. La figure 2 résume les trois principaux modes de fonctionnement du système d'enregistrement. Au moment de la mise sous tension du sys- tème ou de la restauration générale en 50, les divers circuits et commandes sont initialisés (phase 51). A la phase 52, on effectue une sélection entre un mode d'attente, un mode d'enregistrement de vol et un mode d'équipement externe. Dans le mode d'attente, le programme retourne à la phase 51 et cette boucle est exécutée jusqu'à ce qu'un autre mode de fonctionnement soit sélectionné. Dans le mode d'enregistrement de vol, les commandes d'enregistre- ment de vol sont initialisées en 53. La phase 54 identifie les princi-' pales fonctions accomplies pendant l'enregistrement, comprenant la réception des données, la commande du mouvement de la bande, la véri- fication des données et l'écriture des données sur la bande. La demande de brevet précitée décrit en détail les circuits relatifs aux données et les programmes d'enregistrement et de vérification. A la phase 55, on effectue un contrôle de présence d'un signal de fin de bande. En l'absence de ce signal, la réception des données se poursuit et le mouvement de la bande est inversé en préparation de l'enregistrement du bloc de données suivant (phase 56). Si la fin de la bande a été atteinte, le programme passe à la phase 57 dans laquelle la sélection de piste est incrémentée et une section de bande est pré-effacée, pen- dant que la réception des données se poursuit dans le registre de données. A la phase 58, on effectue un contrôle pour voir si le mode d'attente est en fonction. Dans la négative, le programme retourne à la phase 54. Si le mode d'attente a été sélectionné, le programme retourne à la phase 51. Dans le mode de fonctionnement qui correspond à l'équipement externe, le programme passe de la phase 52, c'est-à-dire la sélection de mode, à la phase 60. Les commandes de l'équipement externe sont ini- tialisées pour le sous-mode qui est sélectionné par l'information de commande transmise vers l'unité centrale 17 à partir du dispositif de lecture qui est utilisé. Ces opérations peuvent comprendre le rebobi- nage de la bande 20 jusqu'à la position de début de bande (DDB), le bobinage de la bande en sens avant jusqu'à la condition de fin de bande (FDB), le défilement continu dans le sens normal ou le sens opposé et l'écriture d'un signal monofréquence, en tant que signal de test ou marqueur de position de la bande. Ces fonctions sont plus particuliè- rement mises en oeuvre à la phase 61 qui comprend la commande du mou- vement de la bande (départ et arrêt) dans la direction choisie. Simul- tanément,des opérations de lecture et d'écriture sont accomplies,avec la commande du transducteur 19 et de l'amplificateur 35 et avec la manoeuvre des commutateurs 18 et 28. La sélection de piste de la bande est modifiée en fonction des besoins. A la phase 62, on détermine si un sous-mode particulier a été achevé ou s'il y a eu un changement de sélection d'un mode ou d'un sous-mode. Les opérations qui sont déclenchées aux phases 60 et 61 se poursuivent jusqu'à ce qu'un chan- gement soit nécessaire et le programme retourne alors à la phase 51. Le module PRINC, figure 3, représente les fonctions de supervi- sion du programme de l'unité centrale. Les divers dispositifs sont initialisés à la phase 65. Le code de sélection d'entrée de commande externe est contrôlé à la phase 66. Si ce code indique une condition de maintien ou d'attente, le programme écrit un code d'attente à un accès de sortie (phase 67) et il contrôle la présence d'un ordre d'in- crément de piste à la phase 68. Lorsqu'un incrément de piste est demandé, le code de piste approprié est écrit en 69 et le programme retourne à l'initialisation, en 65. Si aucun incrément de piste n'est demandé à la phase 68, la phase 69 est sautée. Si un maintien n'est pas demandé à la phase 66, le programme passe à la phase 72 o il détermine si le mode d'enregistrement de vol est sélectionné. Si l'entrée de commande externe indique l'enregistrement de vol, le pro- gramme passe aux procédures d'enregistrement de vol à la phase 73, puis il retourne à la phase d'initialisation 65. En l'absence de signal d'entrée de commande d'enregistrement de vol, le programme contrôle la présence d'un code de redémarrage à la phase 74. La présence de ce code entraîne également un retour à la phase d'initialisation 65. L'absence du code de redémarrage indique, par élimination, qu'une fonction correspondant à un dispositif de lecture ou à un autre équipement externe doit être accompli9à la phase 75. On décrira ceci en relation avec les figures 4A et 4B. La procédure relative à l'équipement externe réagit au code d'entrée de commande externe en lisant dans une table en mémoire des indicateurs de fonctionnement pour le mode de fonctionnement sélectionné (phase 73). Le code d'entrée de commande externe est établi par l'équipement de lecture qui est branché au connecteur de sortie 36 et par la sélection de commande de fonction exercée par l'opérateur. A la phase 79,si la fonction sélectionnée définit le capteur FDB/DDB et le sens de la piste (n'importe quel mode de fonc- tionnement autre que le mode d'avance ou de rebobinage rapide), l'a- dresse de piste est contrôlée pour déterminer si la piste est paire ou impaire (phase 80). Si la piste est impaire, le bit de capteur et de sens est inversé (phase 81). Dans le cas contraire, aucun change- ment n'est effectué. A la phase 79, si la fonction et la piste ne définissent pas le bit de capteur et de sens, les phases 80,81 sont sautées. A la phase 82, les bits de capteur et de sens sont fusionnés avec les indicateurs d'état du moteur du dispositif d'entraînement de la bande pour établir une condition assurant le bon fonctionnement du moteur. L'état de commande externe est transmis à la phase 83 vers le connecteur d'équipement externe, de façon à présenter à l'opérateur un affichage concernant l'état du système. A la phase 84, une durée d'attente permet à l'opérateur d'observer l'affichage et de vérifier que le fonctionnement est correct. Les données du capteur FDB/DDB sont contrôlées à la phase 85. On décrira cette procédure de façon plus détaillée en relation avec la figure 5. A la phase 86, on effectue un contrôle pour déterminer si le capteur sélectionné est à l'état actif. Dans la négative, une procédure d'entraînement de la bande est accomplie pour atteindre le capteur sélectionné. On fait démarrer le moteur d'entraînement de la bande à la phase 87. La phase 88 détermine si l'opération sélectionnée est la lecture. Dans l'affirmative, le transducteur 19, les commutateurs 18 et 28 et l'amplificateur 35 sont validés à la phase 89. Si la lecture n'est pas sélectionnée, un test d'écriture doit être effectué. Un signal mono- fréquence de test est généré et il est appliqué au transducteur 19 par l'intermédiaire du commutateur 18, à la phase 90. On effectue ensuite à la phase 91 un contrôle pour déterminer si un changement du code d'entrée de commande externe a eu lieu. Dans la négative, les données du capteur de bande sont à nouveau examinées à la phase 92. Si le capteur sélectionné n'est pas à l'état actif (phase 93), le programme se poursuit en effectuant une boucle faisant intervenir les phases 91,92, jusqu'à ce qu'un changement de code se produise ou jusqu'à ce que le capteur sélectionné passe à l'état actif. En présence d'un changement de code, un indicateur désignant la fin du mode courant est positionné à la phase 95. Ensuite, ou si le capteur sélectionné est à l'état actif (phase 93), le programme passe à la phase 96 dans laquelle l'activité de lecture/écriture est achevée par la restauration d'un bit de validation de lecture/écriture. Le moteur d'entraînement de la bande est arrêté à la phase 97. Ceci met fin à la procédure d'entraînement de la bande qui a été déclenchée lorsque le capteur sélectionné a été trouvé à l'état inactif à la phase 86. L'indicateur de fin de programme est contrôlé à la phase 98. S'il est positionné, le programme est achevé et la commande retourne au programme PRINC, figure 3. Si l'indicateur n'est pas positionné, la piste de la bande doit être changée. A la phase 99, on détermine si la piste doit être incrémentée ou décrémentée et le changement approprié est effectué aux phases 100, 101. La nouvelle adresse de piste est écrite à la phase 102 et le programme retourne à la phase 78, par le point de jonction A. La figure 5 montre le programme relatif aux conditions FDB/DDB qui correspond aux phases 85 et 92. A la phase 105, on charge les données provenant des capteurs 25,26 et on contrôle leur validité.Si les deux capteurs sont à l'état actif à la phase 106, un indicateur de fin d'examen est positionné en 107 et un indicateur de capteur sélectionné à l'état actif est positionné en 108. Le programme retourne ensuite au point approprié dans le programme des figures 4A,4B. Si les deux capteurs ne sont pas à l'état actif, on détermine en 110 si le capteur sélectionné est à l'état actif. Dans la négative, l'indicateur du capteur sélectionné est restauré et le programme retourne aux figures 4A, 4B. Si le capteur sélectionné est à l'état actif, la phase 111 détermine si le capteur sélectionné est le capteur de début de bande, DDB. Dans l'affirmative, le code DDB pour l'entrée de commande externe est positionné en 112 (dans le cas contraire, c'est le code FDB qui est positionné). Cette information est émise vers le connecteur d'équipement externe aux phases 113,114 pour présenter un affichage à l'opérateur, de la manière décrite ci-dessus en relation avec les phases 83,84. Le programme passe ensuite à la phase 108 et il retourne au point approprié dans le programme des figures 4A, 4B. Les programmes qui précèdent sont spécialement conçus pour les dispositifs de lecture de données qui ont été décrits en relation avec la figure 1. D'autres enregistreurs et d'autres dispositifs de lecture de données peuvent nécessiter des modifications des programmes. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Enregistreur de données à bande magnétique, de type numérique, comportant un transducteur de lecture/écriture (19) et un dispositif d'entraînement (23) destiné à déplacer une bande d'enregistrement (20) par rapport au transducteur, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif perfectionné de traitement de données et de commande qui comprend un élément de commande à microprocesseur (17); un registre de données (16) qui est destiné à recevoir les données numériques entrantes; et des moyens(18) qui réagissent aumicroprocesseur en diri- l10 geant les données du registre vers le transducteur et en actionnant le dispositif d'entraînement de la bande afin d'enregistrer les données sur la bande. 2. Enregistreur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande d'enregistrement (20) comporte plusieurs pistes et l'élément de commande (17) comprend un élément (25) destiné à détecter la fin de la bande et un élément qui agit sur le microprocesseur sous l'effet de la détection de la fin de la bande, afin d'incrémenter la piste - d'enregistrement. 3. Enregistreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un connecteur de sortie de données (36), des éléments (38, 39,42, 44) qui sont connectés à l'enregistreur par l'intermédiaire du connecteur de sortie, afin de lire les données qui ont été enregistrées sur la bande (20), et des éléments qui appliquent au microprocesseur (17) un signal d'entrée de commande provenant des éléments de lecture d'information, par l'intermédiaire du connecteur de sortie (36), afin d'actionner le dispositif d'entraînement de la bande (23) et le trans- ducteur (19) pour lire des données sur la bande et pour les diriger vers le connecteur de sortie (36). 4. Enregistreur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bande (20) comporte plusieurs pistes et les éléments de lecture d'information ne reçoivent qu'une seule piste, le signal de commande appliqué au microprocesseur assurant le fonctionnement du dispositif d'entraînement de la bande (23) et du transducteur de lecture (19) de façon à diriger les données d'une seule piste vers le connecteur de sortie (36). 5. Enregistreur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de lecture de l'information enregistrée comprennent un élément destiné à la sélection de plusieurs paramètres dans l'information enre- gistrée. 6. Enregistreur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de lecture de l'information enregistrée comprennent un élément (42) qui sélectionne un seul paramètre de l'information enregistrée et qui présente ce paramètre sous une forme visuelle." 7. Enregistreur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bande comporte plusieurs pistes et les éléments de lecture d'information comprennent un élément (38) qui est destiné à recevoir simultanément des données provenant de plusieurs pistes de la bande. 8. Enregistreur selon la revendication 1, destiné à des données ana- logiques et continues,-caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur analogique-numérique (30) et un multiplexeur (30) destinés à recevoir les données analogiques continues, à les convertir en données numériques série et à les diriger vers le registre de données (16). 9. Enregistreur-universel de données de vol destiné à être utilisé alternativement avec une source de données numériques série ou avec une source de données analogiques continues, caractérisé en ce qu'il com- prend une bande d'enregistrement (20)/ un transducteur de lecture/ écriture (19), un dispositif d'entraînement (23) destiné à déplacer la bande d'enregistrement par rapport au transducteur, un dispositif de commande à microprocesseur (17), un registre de données (16), un convertisseur numérique-analogique/multiplexeur de données (30) qui comporte une sortie connectée au registre de données, un élément (15) qui applique les données d'entrée numériques au registre de données, un élément (15) qui applique les données d'entrée analogiques au con- vertisseur/multiplexeur, et un élément (18) qui réagit au microprocesseur en dirigeant les données du registre vers le transducteur et en action- nant le dispositif d'entraînement de la bande pour enregistrer les données sur la bande.