КОММУНИКАТОР

Заявляемая полезная модель относится к области вычислительной техники, а именно, к подвижным (носимым) комплексам средств управления в мобильных сетях специализированной связи, например, охранных структур.
Известно устройство электромагнитной бесконтактной терапии, описанное в [1], содержащее микропроцессорный контроллер, согласующее устройство, антенну с возможностью выдачи синусоидальных (гармонических) сигналов, которое расположено внутри корпуса мобильного устройства, выполненного на базе мобильного телефона, или КПК, или i-Phone, или смартфона и содержащего: плату (микросхему), аккумулятор, жидкокристаллический дисплей и клавиатуру управления либо сенсорный дисплей, а микропроцессорный контроллер подключен к клавиатуре управления и жидкокристаллическому дисплею мобильного устройства, либо к сенсорному дисплею, а в качестве источника питания используется аккумуляторная батарея мобильного устройства.
Известна интегрированная коммуникационная система, описанная в [2], содержащая коммуникатор, обладающий приемно-передающим блоком с приемопередатчиком, инфракрасным - портом и антенный модулем, блоком управления, содержащим согласующее устройство, микрокомпьютером и дополнительным блоком памяти, кодеком, к группе выходов которого присоединены микродинамики, а к группе входов - микрофоны, устройство отображения видеоинформации.
Недостатком вышеупомянутых устройств являются узкие функциональные возможности, не позволяющие организовать интерфейс для взаимодействия технических средств, входящих в состав носимых и возимый комплексов и, как следствие, не позволяющие реализовать требуемые оперативно-тактические характеристики по обмену информацией со специальной аппаратурой по базовым алгоритмам сопрягаемых систем управления.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является блок аппаратуры передачи данных, описанный в [3], принятый за прототип.
Функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг. 1, где приняты следующие обозначения:
1 - аккумуляторный блок (АБ);
2 - вторичный источник питания (ВИП);
19 - контроллер RS-232;
69 - блок антенный (БА);
71 - навигационный приемник (НП);
112 - первый приемник Т-235-1 Л;
113 - первый передатчик Т-235-1 Л;
114 - первый стык С1-ФЛ;
115 - второй приемник Т-235-1 Л;
116 - приемник АСПД-У;
117 - второй стык С1-ФЛ;
118 - третий приемник Т-235-1 Л;
119 - второй передатчик Т-235-1 Л;
120 - третий передатчик Т-235-1 Л;
121 - передатчик АСПД-У;
122 - ЭВМ;
123 - коммутатор;
124 - коммутатор RS-232;
125 - микрофонно-телефонная гарнитура;
126 - коммутатор оперативно-командной связи;
127 - стык С1-ТЧ.
Устройство-прототип, содержит первый приемник Т-235-1Л 112 и первый передатчик Т-235-1Л 113, вход приемника 112 и выход передатчика 113 соединены соответственно с выходом первого стыка С1-ФЛ 114 и входом первого стыка С1-ФЛ 114, вход-выход которого является первым входом-выходом устройства (соединяются с радиостанцией РС1); второй приемник Т-235-1Л 115 и приемник АСПД-У 116, входы которых соединены с выходом стыка С1-ТЧ 127 вход которого является первым входом устройства (соединяется с радиостанцией РС1); третий приемник Т-235-1Л 118 и второй передатчик Т-235-1 Л 119, вход приемника 118 и выход передатчика 119 соединены, соответственно, с выходом и входом второго стыка С1-ФЛ 117 вход-выход которого является вторым входом-выходом устройства (соединяются с радиостанцией РС2); третий передатчик Т-235-1 Л 120 и передатчик АСПД-У 121; контроллер К8-232 19, четыре входа и четыре выхода которого соединены соответственно с выходами четырех приемников (112, 115, 116, 118) и четырех передатчиков (113, 119, 120, 121), а первый вход-выход контроллера К8-232 19 соединен с выходом-входом ЭВМ 122; вторичный источник питания 2, вход которого соединен с выходом аккумуляторного блока 1, а выход с входами питания всех узлов блока, при этом устройство дополнительно содержит коммутатор 123, два входа которого соединены соответственно с выходами третьего передатчика Т-235-1 Л 120 и передатчика АСПД-У 121; коммутатор сигналов интерфейса RS-232 124, первый вход-выход которого соединен со вторым выходом-входом контроллера RS-232 19, второй вход-выход - с выходом-входом микрофонно-телефонной гарнитуры 125, а третий, четвертый и пятый входы-выходы которого являются, соответственно, третьим, четвертым и пятым входом-выходом устройства (соединяются, соответственно, с радиостанциями РС1, РС2, РС3); коммутатор оперативно-командной связи 126, первый вход-выход которого соединен со вторым выходом-входом микрофонно-телефонной гарнитуры 125, первый вход - с пятым выходом контроллера RS-232 19, второй вход - с выходом коммутатора 123, третий вход - с выходом стыка С1-ТЧ 127, четвертый и пятый входы являются, соответственно, вторым и третьим входами устройства (соединяются, соответственно, с радиостанциями РС1 и РС2), а первый, второй и третий выходы являются, соответственно, первым, вторым и третьим выходом устройства (соединяются, соответственно, с радиостанциями РС1, РС2 и РС3); навигационный приемник 71, вход-выход которого соединен со вторым выходом-входом ЭВМ 122, а выход с входом блока антенного 69.
Недостатком прототипа являются малые функциональные возможности (сопрягаемость с комплексом вспомогательной подключаемой аппаратуры, доступ к интерфейсам специализированных машин и т.д.), не позволяющие реализовать требуемые оперативно-тактические характеристики по автоматизированному управлению одним человеком-оператором.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в разработке устройства с распределенной архитектурой, которая позволит:
- оптимальным образом разместить функции системы по управляющим контроллерам, снижая тем самым общее число контроллеров и, соответственно, массогабаритные характеристики системы;
- обеспечить устойчивость работы системы даже в случае ошибок и отказов отдельных ее компонентов.
Достигаемый технический результат - повышение функциональных возможностей при оптимальных массогабаритных показателях аппаратуры.
2
2
Для решения поставленной задачи в коммуникатор, содержащий контроллер RS-232, вторичный источник питания, вход которого соединен с выходом аккумуляторного блока, навигационный приемник и блок антенный, согласно полезной модели, введены магниторезистивный модуль, внутренние динамик и микрофон, широкоимпульсный модулятор, контроллер ATA, контроллер SDIO, контроллер Ethernet, контроллер дисплея, управляемый источник напряжения, дисплей, модуль памяти, блок тестирования, блок передачи данных, модуль Wi-Fi, элемент с открытым коллектором, блок сопряжения, второй блок антенный, шесть энергонезависимых памятей, восемь шин, восемь контроллеров RS-232, семь контроллеров IC, пять контроллеров SPI, четыре контроллера IS, шесть буферов, четыре ядра обработки сигналов, четыре ключа, четыре контроллера прерываний, четыре ограничителя тока, три контроллера клавиатуры, три контроллера USB, три блока ввода-вывода, два моста, два контроллера шины, два контроллера DDR, два контроллера JTAG, два контроллера питания, два вторичных источника питания, две клавиатуры, четыре запоминающих устройства, два аудио-микшера;
причем, первый выход второй клавиатуры соединен с входом второго контроллера клавиатуры, а второй - с первым входом первого контроллера питания, первый выход которого соединен с входом блока тестирования, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом третьего буфера, второй вход-выход которого соединен с четвертым входом-выходом второго блока ввода-вывода; второй выход блока тестирования соединен с входом второго контроллера JTAG, третий - с входом первого контроллера JTAG, четвертый - с входом четвертой энергонезависимой памяти, выход которой соединен с входом пятой шины. Выход внутреннего микрофона соединен с первыми входами первого аудио-микшера и второго аудио-микшера, а второй выход первого блока ввода-вывода соединен с третьим входом первого аудио-микшера и четвертым входом второго аудио-микшера. Выход первой клавиатуры соединен с входами первого контроллера клавиатуры и третьего контроллера клавиатуры, а также со вторым входом первого контроллера питания, вход-выход которого соединен с входом-выходом первого вторичного источника питания;
первый вход-выход первой шины соединен с входом-выходом четвертого контроллера RS-232; второй вход-выход первой шины соединен с первым входом-выходом второго контроллера питания, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом первого ограничителя тока, последовательно соединенного с первым блоком ввода-вывода и первым вторичным источником питания, второй вход которого соединен с выходом аккумуляторного блока; третий вход-выход второго контроллера питания соединен с входом-выходом второго ограничителя тока, выход которого соединен с входом второго блока ввода-вывода, первый вход-выход которого является вторым входом-выходом устройства; четвертый вход-выход второго контроллера питания соединен с входом-выходом третьего ограничителя тока, выход которого соединен с первым входом третьего блока ввода-вывода, первый вход-выход которого является третьим входом-выходом устройства; пятый вход-выход второго контроллера питания соединен с входом-выходом четвертого ограничителя тока, выход которого соединен с последовательно соединенными вторым блоком антенным, второй выход которого является выходом устройства, навигационным приемником и четвертым контроллером RS-232; третий вход-выход первой шины соединен с входом-выходом второго ядра обработки сигналов; четвертый вход-выход первой шины соединен с первым входом-выходом третьего контроллера RS-232, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом блока передачи данных, третий вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом второго блока ввода-вывода; пятый вход-выход первой шины соединен с входом-выходом первого контроллера клавиатуры, выход которого объединен с выходом третьего контроллера клавиатуры во вход элемента с открытым коллектором, выход которого соединен с третьим входом третьего блока ввода-вывода и входом пятого буфера, выход которого соединен с входом блока сопряжения; шестой вход-выход первой шины соединен с первым входом-выходом второго контроллера RS-232, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом блока тестирования, первый выход которого соединен с входом первой энергонезависимой памяти, выход которой соединен с входом первой шины; седьмой вход-выход первой шины соединен с первым входом-выходом первого ключа, третий вход-выход которого соединен с первым входом-выходом шестого буфера, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом первого блока ввода-вывода, первый вход-выход которого является первым входом-выходом устройства; восьмой вход-выход первой шины соединен с входом-выходом второго контроллера SPI, вход которого соединен со вторым выходом первого контроллера питания; девятый вход-выход первой шины соединен с входом-выходом второго контроллера прерываний, выход которого соединен с входом первого контроллера прерываний; десятый вход-выход первой шины соединен с первым входом-выходом первого моста, третий вход-выход которого соединен с первым входом-выходом контроллера Ethernet, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом второго блока ввода-вывода; одиннадцатый вход-выход первой шины соединен с входом-выходом второго контроллера клавиатуры; двенадцатый вход-выход первой шины соединен с первым входом-выходом третьего контроллера SPI, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом пятого контроллера SPI;
2
2
2
первый вход-выход четвертой шины соединен с входом-выходом шестого контроллера IC; второй вход-выход четвертой шины соединен с первым входом-выходом контроллера SDIO, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом модуля Wi-Fi, первый вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом первого блока антенного, первый вход-выход которого является четвертым входом-выходом устройства; третий вход-выход четвертой шины соединен с первым входом-выходом второго контроллера USB, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом первого блока ввода-вывода; четвертый вход-выход четвертой шины соединен с первым входом-выходом пятого контроллера RS-232, второй вход-выход которого соединен с четвертым входом-выходом первого ключа; пятый вход-выход четвертой шины соединен с первым входом-выходом четвертого контроллера IS, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом первого аудио-микшера, первый выход которого соединен с входом внутреннего динамика; шестой вход-выход четвертой шины соединен с первым входом-выходом шестого контроллера RS-232, второй вход-выход которого соединен с третьими входами-выходами второго ключа и третьего ключа; седьмой вход-выход четвертой шины соединен с первым входом-выходом четвертого контроллера SPI, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом первого контроллера SPI; восьмой вход-выход четвертой шины соединен с входом-выходом третьего контроллера прерываний; девятый вход-выход четвертой шины соединен с первым входом-выходом второго контроллера шины, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом седьмой шины, второй вход-выход которой соединен с входом-выходом пятой энергонезависимой памяти; десятый вход-выход четвертой шины соединен с входом-выходом третьего ядра обработки сигналов; одиннадцатый вход-выход четвертой шины соединен с первым входом-выходом второго контроллера DDR, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом шестой шины, второй вход-выход которой соединен с входом-выходом третьего запоминающего устройства, а третий - с входом-выходом четвертого запоминающего устройства; двенадцатый вход-выход четвертой шины соединен с входом-выходом седьмого контроллера IC, выход которого соединен с входом третьего вторичного источника питания; тринадцатый вход-выход четвертой шины соединен с входом-выходом третьего контроллера USB; четырнадцатый вход-выход четвертой шины соединен с входом-выходом второго контроллера «JTAG;
первый вход-выход пятой шины соединен с входом-выходом блока сопряжения; второй вход-выход пятой шины соединен с входом-выходом четвертого контроллера прерываний, выход которого соединен с входом третьего контроллера прерываний; третий вход-выход пятой шины соединен с первым входом-выходом восьмого контроллера RS-232, второй вход-выход которого соединен с пятым входом-выходом второго ключа; четвертый вход-выход пятой шины соединен с первым входом-выходом седьмого контроллера RS-232, второй вход-выход которого соединен с шестым входом-выходом второго ключа, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом четвертого буфера, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом третьего блока ввода-вывода; пятый вход-выход пятой шины соединен с первым входом-выходом второго ключа, четвертый вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом четвертого ключа; шестой вход-выход пятой шины соединен с входом-выходом третьего контроллера клавиатуры; седьмой вход-выход пятой шины соединен с первым входом-выходом четвертого ключа, третий вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом блока передачи данных; восьмой вход-выход пятой шины соединен с первым входом-выходом девятого контроллера RS-232, второй вход-выход которого соединен с четвертым входом-выходом четвертого ключа; девятый вход-выход пятой шины соединен с первым входом-выходом третьего ключа, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом первого аудио-микшера, третий вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом третьего блока ввода-вывода; десятый вход-выход пятой шины соединен с первым входом-выходом пятого контроллера SPI; одиннадцатый вход-выход пятой шины соединен с входом-выходом четвертого ядра обработки сигналов; двенадцатый вход-выход пятой шины соединен с первым входом-выходом второго моста, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом седьмой шины, четвертый вход-выход которой соединен с входом-выходом шестой энергонезависимой памяти;
2
2
2
2
2
2
2
2
2
первый вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом пятого контроллера IC, выход которого соединен с входом второго вторичного источника питания; второй вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом первого контроллера IC, вход которого соединен с выходом магниторезистивного модуля; третий вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом второго контроллера IC, выход которого соединен со вторым входом первого аудио-микшера, второй выход которого соединен со вторыми входами первого блока ввода-вывода и второго аудио-микшера, а третий выход - с третьими входами первого блока ввода-вывода и второго аудио-микшера; четвертый вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом первого контроллера USB, второй вход-выход которого соединен с пятым входом-выходом второго блока ввода-вывода; пятый вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом третьего контроллера IC, выход которого соединен с входом шестого контроллера IC и шестым входом второго аудио-микшера, первый выход которого соединен со вторым входом третьего блока ввода-вывода; шестой вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом первого контроллера IC, выход которого соединен с пятым входом второго аудио-микшера; седьмой вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом первого контроллера JTAG; восьмой вход-выход восьмой шины соединен с первым входом-выходом первого контроллера RS-232, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом первого ключа; девятый вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом второго контроллера IS, вход которого соединен со вторым выходом второго аудио-микшера; десятый вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом первого контроллера прерываний; одиннадцатый вход-выход восьмой шины соединен с первым входом-выходом первого контроллера шины, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом третьей шины, первый вход-выход которой соединен со вторым входом-выходом первого моста, третий - с входом-выходом второй энергонезависимой памяти, четвертый - с входом-выходом третьей энергонезависимой памяти; двенадцатый вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом первого ядра обработки сигналов; тринадцатый вход-выход восьмой шины соединен с первым входом-выходом первого контроллера DDR, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом второй шины, второй вход-выход которой соединен с входом-выходом первого запоминающего устройства, третий - с входом-выходом второго запоминающего устройства; четырнадцатый вход-выход восьмой шины соединен с первым входом-выходом контроллера ATA, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом второго буфера, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом модуля памяти; пятнадцатый вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом четвертого контроллера IC, выход которого соединен с первым входом дисплея; шестнадцатый вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом контроллера дисплея, выход которого соединен с входом первого буфера, выход которого соединен со вторым входом дисплея; семнадцатый вход-выход восьмой шины соединен с входом-выходом широкоимпульсного модулятора, выход которого соединен с входом управляемого источника напряжения, выход которого соединен с третьим входом дисплея; восемнадцатый вход-выход восьмой шины соединен с первым входом-выходом третьего контроллера IS, второй вход-выход которого соединен с четвертым входом-выходом третьего ключа; девятнадцатый вход-выход восьмой шины соединен с первым входом-выходом первого контроллера SPI.
Функциональная схема заявляемого устройства приведена на фиг. 2, где приняты следующие обозначения:
1 - аккумуляторный блок (АБ);
2 - первый вторичный источник питания (ВИП1);
3 - первая шина (Ш1);
4 - магниторезистивный модуль (ММ);
5 - внутренний динамик (ВД);
6 - первый контроллер питания (кПт1);
7 - внутренний микрофон (ВМ);
8 - первый блок ввода-вывода (ВВ1);
9 - первый аудио-микшер (АМ1);
10 - шестой буфер (Б6);
11 - второй аудио-микшер (АМ2);
12 - первый ограничитель тока (ОТ1);
2
13 - первый контроллер IC (кIC1);
2
14 - второй контроллер IC (кIC2);
15 - первый контроллер USB (кU1);
2
16 - третий контроллер IC (к1С3);
2
17 - первый контроллер IS (кIS1);
18 - первый контроллер JTAG (кJ1);
19 - первый контроллер RS-232 (кR1);
2
20 - второй контроллер IS (кIS2);
21 - первый контроллер прерываний (кП1);
22 - первый контроллер SPI (кS1);
2
23 - третий контроллер IS (кIS3);
24 - широкоимпульсный модулятор (ШИМ);
25 - контроллер дисплея (кД);
2
26 - четвертый контроллер IC (кIC4);
27 - контроллер ATA (кА);
28 - первый контроллер DDR (кD1);
29 - первое ядро обработки сигналов (ЯОС1);
2
30 - пятый контроллер IC (кIC5);
31 - первый контроллер шины (кШ1);
32 - управляемый источник напряжения (УИН);
33 - первый буфер (Б1);
34 - второй буфер (Б2);
35 - вторая шина (Ш2);
36 - второй вторичный источник питания (ВИП2);
37 - третья шина (Ш3);
38 - дисплей;
39 - модуль памяти (МП);
40 - первое запоминающее устройство (ЗУ1);
41 - второе запоминающее устройство (ЗУ2);
42 - второй ограничитель тока (ОТ2);
43 - блок тестирования (БТ);
44 - второй блок ввода-вывода (ВВ2);
45 - первая клавиатура (Кв1);
46 - третий буфер (Б3);
47 - блок передачи данных (БПД);
48 - второй контроллер прерываний (кП2);
49 - второй контроллер SPI (кS2);
50 - первый ключ (Кч1);
51 - второй контроллер RS-232 (кR2);
52 - первый контроллер клавиатуры (кК1);
53 - третий контроллер RS-232 (кR3);
54 - первый мост (М1);
55 - второй контроллер клавиатуры (кК2);
56 - третий контроллер SPI (кS3);
57 - второе ядро обработки сигналов (ЯОС2);
58 - первая энергонезависимая память (ЭП1);
59 - вторая энергонезависимая память (ЭП2);
60 - третья энергонезависимая память (ЭП3);
61 - вторая клавиатура (Кв2);
62 - второй контроллер питания (кПт2);
63 - четвертый контроллер RS-232 (кR4);
64 - контроллер Ethernet (кЕ);
65 - третий блок ввода-вывода (ВВ3);
66 - четвертый буфер (Б4);
67 - пятый буфер (Б5);
68 - третий ограничитель тока (ОТ3);
69 - первый блок антенный (БА1);
70 - второй блок антенный (БА2);
71 - навигационный приемник (НП);
72 - модуль Wi-Fi
73 - элемент с открытым коллектором (ЭОК);
74 - четвертый ограничитель тока (ОТ4);
75 - второй контроллер JTAG (кJ2);
2
76 - шестой контроллер IC (кIC6);
77 - контроллер SDIO (кS);
78 - второй контроллер USB (кU2);
79 - пятый контроллер RS-232 (кR5);
2
80 - четвертый контроллер IS (кIS4);
81 - шестой контроллер RS-232 (кR6);
82 - четвертый контроллер SPI (кS4);
83 - третий контроллер прерываний (кП3);
84 - четвертый контроллер прерываний (кП4);
85 - блок сопряжения (БС);
86 - второй ключ (Кч2);
87 - седьмой контроллер RS-232 (кR7);
88 - восьмой контроллер RS-232 (кR8);
89 - третий ключ (Кч3);
90 - четвертый ключ (Кч4);
91 - девятый контроллер RS-232 (кR9);
92 - четвертая шина (Ш4);
93 - пятая шина (Ш5);
94 - третий контроллер клавиатуры (кК3);
95 - третье ядро обработки сигналов (ЯОС3);
96 - третий контроллер USB (кU3);
2
97 - седьмой контроллер IC (кIC5);
98 - третий вторичный источник питания (ВИП3);
99 - второй контроллер DDR (кD2);
100 - шестая шина (Ш6);
101 - седьмая шина (Ш7);
102 - второй контроллер шины (кШ2);
103 - второй мост (М2);
104 - четвертая энергонезависимая память (ЭП4);
105 - четвертое ядро обработки сигналов (ЯОС4);
106 - пятый контроллер SPI (кS6);
107 - третье запоминающее устройство (3У3);
108 - четвертое запоминающее устройство (3У4);
109 - пятая энергонезависимая память (ЭП5);
110 - шестая энергонезависимая память (ЭП6);
111 - восьмая шина (Ш8).
Заявляемое устройство содержит первую шину 3:
- первый вход-выход которой соединен с входом-выходом четвертого контроллера RS-232 63;
- второй вход-выход которой соединен с первым входом-выходом второго контроллера питания 62, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом первого ограничителя тока 12, последовательно соединенного с первым блоком ввода-вывода 8 и первым вторичным источником питания 2, второй вход которого соединен с выходом аккумуляторного блока 1; третий вход-выход второго контроллера питания 62 соединен с входом-выходом второго ограничителя тока 42, выход которого соединен с входом второго блока ввода-вывода 44, первый вход-выход которого является вторым входом-выходом устройства; четвертый вход-выход второго контроллера питания 62 соединен с входом-выходом третьего ограничителя тока 68, выход которого соединен с первым входом третьего блока ввода-вывода 65, первый вход-выход которого является третьим входом-выходом устройства; пятый вход-выход второго контроллера питания 62 соединен с входом-выходом четвертого ограничителя тока 74, выход которого соединен с последовательно соединенными вторым блоком антенным 70, второй выход которого является выходом устройства, навигационным приемником 71 и четвертым контроллером RS-232 63;
- третий вход-выход которой соединен с входом-выходом второго ядра обработки сигналов 57;
- четвертый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом третьего контроллера RS-232 53, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом блока передачи данных 47, третий вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом второго блока ввода-вывода 44;
- пятый вход-выход которой соединен с входом-выходом первого контроллера клавиатуры 52, выход которого объединен с выходом третьего контроллера клавиатуры 94 во вход элемента с открытым коллектором 73, выход которого соединен с третьим входом третьего блока ввода-вывода 65 и входом пятого буфера 67, выход которого соединен с входом блока сопряжения 85;
- шестой вход-выход которой соединен с первым входом-выходом второго контроллера RS-232 51, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом блока тестирования 43, первый выход которого соединен с входом первой энергонезависимой памяти 58, выход которой соединен с входом первой шины 3;
- седьмой вход-выход которой соединен с первым входом-выходом первого ключа 50, третий вход-выход которого соединен с первым входом-выходом шестого буфера 10, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом первого блока ввода-вывода 8, первый вход-выход которого является первым входом-выходом устройства;
- восьмой вход-выход которой соединен с входом-выходом второго контроллера SPI 49, вход которого соединен со вторым выходом первого контроллера питания 6;
- девятый вход-выход которой соединен с входом-выходом второго контроллера прерываний 48, выход которого соединен с входом первого контроллера прерываний 21;
- десятый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом первого моста 54, третий вход-выход которого соединен с первым входом-выходом контроллера Ethernet 64, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом второго блока ввода-вывода 44;
- одиннадцатый вход-выход которой соединен с входом-выходом второго контроллера клавиатуры 55;
- двенадцатый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом третьего контроллера SPI 56, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом пятого контроллера SPI 106.
Заявляемое устройство содержит четвертую шину 92:
2
- первый вход-выход которой соединен с входом-выходом шестого контроллера IC 76;
- второй вход-выход которой соединен с первым входом-выходом контроллера SDIO 77, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом модуля Wi-Fi 72, первый вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом первого блока антенного 69, первый вход-выход которого является четвертым входом-выходом устройства;
- третий вход-выход которой соединен с первым входом-выходом второго контроллера USB 78, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом первого блока ввода-вывода 8;
- четвертый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом пятого контроллера RS-232 79, второй вход-выход которого соединен с четвертым входом-выходом первого ключа 50;
2
- пятый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом четвертого контроллера IS 80, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом первого аудио-микшера 9, первый выход которого соединен с входом внутреннего динамика 5;
- шестой вход-выход которой соединен с первым входом-выходом шестого контроллера RS-232 81, второй вход-выход которого соединен с третьими входами-выходами второго ключа 86 и третьего ключа 89;
- седьмой вход-выход которой соединен с первым входом-выходом четвертого контроллера SPI 82, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом первого контроллера SPI 22;
- восьмой вход-выход которой соединен с входом-выходом третьего контроллера прерываний 83;
- девятый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом второго контроллера шины 102, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом седьмой шины 101, второй вход-выход которой соединен с входом-выходом пятой энергонезависимой памяти 109;
- десятый вход-выход которой соединен с входом-выходом третьего ядра обработки сигналов 95;
- одиннадцатый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом второго контроллера ББК 99, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом шестой шины 100, второй вход-выход которой соединен с входом-выходом третьего запоминающего устройства 107, а третий - с входом-выходом четвертого запоминающего устройства 108;
2
- двенадцатый вход-выход которой соединен с входом-выходом седьмого контроллера IC 97, выход которого соединен с входом третьего вторичного источника питания 98;
- тринадцатый вход-выход которой соединен с входом-выходом третьего контроллера USB 96;
- четырнадцатый вход-выход которой соединен с входом-выходом второго контроллера JTAG 75.
Заявляемое устройство содержит пятую шину 93:
- первый вход-выход которой соединен с входом-выходом блоком сопряжения 85;
- второй вход-выход которой соединен с входом-выходом четвертого контроллера прерываний 84, выход которого соединен с входом третьего контроллера прерываний 83;
- третий вход-выход которой соединен с первым входом-выходом восьмого контроллера RS-232 88, второй вход-выход которого соединен с пятым входом-выходом второго ключа 86;
- четвертый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом седьмого контроллера RS-232 87, второй вход-выход которого соединен с шестым входом-выходом второго ключа 86, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом четвертого буфера 66, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом третьего блока ввода-вывода 65;
- пятый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом второго ключа 86, четвертый вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом четвертого ключа 90;
- шестой вход-выход которой соединен с входом-выходом третьего контроллера клавиатуры 94;
- седьмой вход-выход которой соединен с первым входом-выходом четвертого ключа 90, третий вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом блока передачи данных 47;
- восьмой вход-выход которой соединен с первым входом-выходом девятого контроллера RS-232 91, второй вход-выход которого соединен с четвертым входом-выходом четвертого ключа 90;
- девятый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом третьего ключа 89, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом первого аудио-микшера 9, третий вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом третьего блока ввода-вывода 65;
- десятый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом пятого контроллера SPI 106;
- одиннадцатый вход-выход которой соединен с входом-выходом четвертого ядра обработки сигналов 105;
- двенадцатый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом второго моста 103, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом седьмой шины 101, четвертый вход-выход которой соединен с входом-выходом шестой энергонезависимой памяти 110.
Заявляемое устройство содержит восьмую шину 111:
2
- первый вход-выход которой соединен с входом-выходом пятого контроллера IC 30, выход которого соединен с входом второго вторичного источника питания 36;
2
- второй вход-выход которой соединен с входом-выходом первого контроллера IC 13, вход которого соединен с выходом магниторезистивного модуля 4;
2
- третий вход-выход которой соединен с входом-выходом второго контроллера IC 14, выход которого соединен со вторым входом первого аудио-микшера 9, второй выход которого соединен со вторыми входами первого блока ввода-вывода 8 и второго аудио-микшера 11, а третий выход - с третьими входами первого блока ввода-вывода 8 и второго аудио-микшера 11;
- четвертый вход-выход которой соединен с входом-выходом первого контроллера USB 15, второй вход-выход которого соединен с пятым входом-выходом второго блока ввода-вывода 44;
2
2
- пятый вход-выход которой соединен с входом-выходом третьего контроллера IC 16, выход которого соединен с входом шестого контроллера IC 76 и шестым входом второго аудио-микшера 11, первый выход которого соединен со вторым входом третьего блока ввода-вывода 65;
2
- шестой вход-выход которой соединен с входом-выходом первого контроллера IS 17, выход которого соединен с пятым входом второго аудио-микшера 11;
- седьмой вход-выход которой соединен с входом-выходом первого контроллера JTAG 18;
- восьмой вход-выход которой соединен с первым входом-выходом первого контроллера RS-232 19, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом первого ключа 50;
2
- девятый вход-выход которой соединен с входом-выходом второго контроллера IS 20, вход которого соединен со вторым выходом второго аудио-микшера 11;
- десятый вход-выход которой соединен с входом-выходом первого контроллера прерываний 21;
- одиннадцатый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом первого контроллера шины 31, второй вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом третьей шины 37, первый вход-выход которой соединен со вторым входом-выходом первого моста 54, третий - с входом-выходом второй энергонезависимой памяти 59, четвертый - с входом-выходом третьей энергонезависимой памяти 60;
- двенадцатый вход-выход которой соединен с входом-выходом первого ядра обработки сигналов 29;
- тринадцатый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом первого контроллера DDR 28, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом второй шины 35, второй вход-выход которой соединен с входом-выходом первого запоминающего устройства 40, третий - с входом-выходом второго запоминающего устройства 41;
- четырнадцатый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом контроллера ATA 27, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом второго буфера 34, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом модуля памяти 39;
2
- пятнадцатый вход-выход которой соединен с входом-выходом четвертого контроллера IC 26, выход которого соединен с первым входом дисплея 38;
- шестнадцатый вход-выход которой соединен с входом-выходом контроллера дисплея 25, выход которого соединен с входом первого буфера 33, выход которого соединен со вторым входом дисплея 38;
- семнадцатый вход-выход которой соединен с входом-выходом широкоимпульсного модулятора 24, выход которого соединен с входом управляемого источника напряжения 32, выход которого соединен с третьим входом дисплея 38;
2
- восемнадцатый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом третьего контроллера IS 23, второй вход-выход которого соединен с четвертым входом-выходом третьего ключа 89;
- девятнадцатый вход-выход которой соединен с первым входом-выходом первого контроллера SPI 22.
Кроме того, первый выход второй клавиатуры 61 соединен с входом второго контроллера клавиатуры 55, а второй - с первым входом первого контроллера питания 6, первый выход которого соединен с входом блока тестирования 43, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом третьего буфера 46, второй вход-выход которого соединен с четвертым входом-выходом второго блока ввода-вывода 44. Второй выход блока тестирования 43 соединен с входом второго контроллера JTAG 75, третий - с входом первого контроллера JTAG 18, четвертый - с входом четвертой энергонезависимой памяти 104, выход которой соединен с входом пятой шины 93. Выход внутреннего микрофона 7 соединен с первыми входами первого аудио-микшера 9 и второго аудио-микшера 11, а второй выход первого блока ввода-вывода 8 соединен с третьим входом первого аудио-микшера 9 и четвертым входом второго аудио-микшера 11. Выход первой клавиатуры 45 соединен с входами первого контроллера клавиатуры 52 и третьего контроллера клавиатуры 94, а также со вторым входом первого контроллера питания 6, вход-выход которого соединен с входом-выходом первого вторичного источника питания 2.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Учитывая, что заявляемое устройство при уменьшенных массогабаритных показателях предназначено для выполнения более расширенных функций, чем устройство-прототип, коммуникатор выполнен в виде многопроцессорной системы на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Вместо одного высокопроизводительного процессора в устройстве используется распределенная архитектура из нескольких более простых и менее мощных процессоров (сегментов), каждый из которых выполняет только определенную часть общей задачи (маршрутизация, фильтрация, учет трафика, работа с несколькими сетевыми интерфейсами одновременно). Данная структура в отличие от устройства-прототипа повышает производительность, надежность и безопасность системы.
Блоки, связанные Ш8 111 (кIC1 13, кIC2 14, кU1 15, кIC3 16, кIS1 17, кJ1 18, кR1 19, кIS2 20, кП1 21, кS1 22, кIS3 23, ШИМ 24, кД 25, кIC4 26, кА 27, кD1 28, ЯОС1 29, кIC5 30, кШ1 31) составляют первый сегмент данной структуры и в целом могут быть выполнены в виде системы на кристалле, например серии Cortex А8 [4].
Блоки, связанные Ш4 92 (кJ2 75, кIC6 76, кS 77, кU2 78, кR5 79, кIS4 80, кR6 81, кS4 82, кП3 83, ЯОС3 95, кU3 96, кIC7 97, кD2 99, кШ2 102) составляют второй сегмент данной структуры и в целом могут быть выполнены в виде системы на кристалле, например серии Cortex A8 [4].
Блоки, связанные Ш1 3 (кП2 48, кS2 49, Кч1 50, кR2 51, кК1 52, кR3 53, М1 54, кК2 55, кS3 56, ЯОС2 57, кПт2 62, кR4 63) составляют третий сегмент данной структуры и в целом могут быть выполнены в виде системы на кристалле, например XC3S400-4РQ208I [5].
Блоки, связанные Ш5 93 (кП4 84, БС 85, Кч2 86, кR7 87, кR8 88, Кч3 89, Кч4 90, кR9 91, М2 103, ЯОС4 105, кS6 106) составляют четвертый сегмент данной структуры и в целом могут быть выполнены в виде системы на кристалле, например XC3S400-4PQ208I [5].
Третий и четвертый сегменты используются в качестве связующей логики, выполняющей функцию интерфейса между первым и вторым сегментами. Третий и четвертый сегменты являются адаптерами (обеспечивают требуемое большее количество портов с требуемыми функциями ввода-вывода) для первого сегмента и второго сегмента, соответственно, и осуществляют преобразование поступающих данных от первого сегмента и второго сегмента, соответственно, в IP-пакеты [15].
Для связи на разных уровнях модели OSI (эталонной модели взаимодействия открытых систем):
- первого и третьего сегментов через Ш3 37 используется М1 54;
- второго и четвертого сегментов через Ш7 101 используется М2 103; Для обеспечения конфиденциальности передаваемой и принимаемой
информации через ВВ1 8, ВВ2 44, ВВ3 65 и БА1 69 используется БПД 47, который представляет собой встроенную аппаратуру передачи данных с функциями поточного шифратора IP-пакетов. БПД 47 осуществляет криптографическое преобразование IP-пакетов, которыми обмениваются третий (с помощью кR3 53) и четвертый сегменты (с помощью кR9 91 через соответствующее положение Кч4 90).
Криптографическое преобразование БПД 47 осуществляет на основании ключевой информации, поступающей через ВВ2 44, который является интерфейсом устройства для возможного подключения аппаратуры записи ключей или других систем криптографической защиты информации.
Для обмена открытой информацией (например, навигацией) в обход БПД 47 используются (в зависимости от количества информации) один или два последовательных синхронных интерфейса SPI [12], в которых обмен синхронизирован с общим тактовым сигналом, генерируемым:
- ЯОС4 105 для связи третьего и четвертого сегментов через к83 56 (подчиненное устройство - Slave) используется кS6 106 (управляющее устройство - Master);
- ЯОС3 95 для связи первого и второго сегментов через кS1 22 (Slave) используется кS4 82 (Master).
Для возможности последовательной обработки запросов на прерывание от различных устройств:
- кП1 21 и кП2 48 формируют комбинацию управляющих сигналов с помощью ЯОС2 57 между первым и третьим сегментами, необходимых для выполнения процедуры обработки прерываний;
- кП3 83 и кП4 84 формируют комбинацию управляющих сигналов с помощью ЯОС4 105 между вторым и четвертым сегментами, необходимых для выполнения процедуры обработки прерываний.
После включения устройства происходит:
- конфигурирование необходимой структуры третьего и четвертого сегментов (аналогично конфигурированию ПЛИС) с помощью начальных загрузчиков: ЭП1 58 и ЭП4 104, соответственно;
- загрузка программного обеспечения (ПО) в сегменты распределенной архитектуры для управления различными подключаемыми устройствами (файловая система, код операционной системы и приложений).
Процесс загрузки ПО происходит в два этапа - первичная загрузка и вторичная загрузка. Первая стадия состоит из стандартных загрузчиков:
- из ЭПЗ 60, загружаемого в ЗУ1 40,
- из ЭП5 109, загружаемого в ЗУ3 107,
задачей которых является загрузка вторичных загрузчиков операционной системы. Первичный загрузчик из:
- ЗУ1 40 находит вторичный загрузчик в ЭП2 59, загружает его в ЗУ2 41 и запускает его,
- ЗУ3 107 находит вторичный загрузчик в ЭП6 110, загружает его в ЗУ4 108 и запускает его.
ЗУ1 40 и ЗУ2 41 представляют из себя синхронную динамическую память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных (DDR2) и управляются по Ш2 35 с помощью кD1 28 [12].
ЗУ3 107 и ЗУ4 108 представляют из себя и управляются по Ш6 100 с помощью кD2 99.
Обмен между устройствами памяти обеспечивается с помощью:
- Ш3 37, контроллер которой кШ1 31 выполняет роль блока управления памятью и служит для связи устройств памяти с ЯОС1 29, который в случае обмена данными играет роль центрального процессора;
- Ш7 101, контроллер которой кШ2 102 выполняет роль блока управления памятью и служит для связи устройств памяти с ЯОСЗ 95, который в случае обмена данными играет роль центрального процессора;
Первоначальная загрузка (“прошивка”) энергонезависимой памяти осуществляется через кU3 96.
Внешние устройства могут подключаться к устройству при помощи ВВ1 8, ВВ2 44 и ВВ3 65:
- ВВ1 8 предназначен для подключения внешней ЭВМ (например, другого коммуникатора) или гарнитуры.
- ВВ2 44 предназначен для подключения оконечной аппаратуры (ОА). Например, в качестве ОА могут быть использованы: лазерное дальномерно-угломерное устройство, радиолокационная станция и т.п.
- ВВ3 65 предназначен для подключения радиосредства. Архитектура устройства позволяет подключать к нему до трех радиосредств одновременно, например портативную радиостанцию (ближняя связь), носимую радиостанцию (средняя связь), возимую радиостанцию (дальняя связь), что обеспечивает создание наиболее полной сети радиосвязи. Для подобного подключения предусмотрено наличие трех различных контроллеров стандарта RS-232 [12]: кR7 87, кR8 88, кR6 81.
Построение ПО позволяет адаптивно после включения питания определять тип подключенного устройства. Программа сама выбирает способ управления коммуникатора.
Что именно должно делать устройство, получив информацию через ВВ1 8, ВВ2 44 и ВВ3 65, и каким именно образом оно должно поставлять информацию для чтения из ВВ1 8, ВВ2 44 и ВВ3 65, определяется контроллерами, расположенными в первом-четвертом сегментах при управлении ЯОС1 29 и ЯОС3 95.
Само ПО должно заменяться или модернизироваться через ВВ1 8:
- для первого сегмента с помощью кR1 19 через соответствующее положение Кч1 50;
- для второго сегмента с помощью кR5 79 через соответствующее положение Кч1 50.
БТ 43 предназначен для обеспечения встроенного автоматического контроля работоспособности и диагностики технических средств и может быть реализован в виде ПЛИС. Весь процесс тестирования и отладки (ТО) производится специальными комбинациями сигналов от БТ 43 по интерфейсу JTAG [12]:
- третьего и четвертого сегментов через ЭП1 58 и ЭП4 104, соответственно;
- первого и второго сегментов через кJ1 18 и кJ2 75, соответственно.
Запуск встроенного процесса ТО возможен только при первоначальной загрузке после включения питания устройства по нажатию одной из клавиш на Кв1 45 или Кв2 61 (аналогично возможности запуска BIOS при загрузке компьютера), что обеспечивается сигналом включения питания от кПт1 6 к БТ 43. Возможность ТО от внешнего устройства обеспечивается подключением данного устройства к коммуникатору через ВВ2 44 и БТ 43.
Дисплей 38 предназначен для непосредственного вывода информации для визуального наблюдения, а его подсветка регулируется УИН 32, параметры питания которого управляются ШИМ 24 на основе команды управления, поступающей от ЯОС1 29. Учитывая, что все возможные типы ОА имеют различные типы данных с различными скорости передачи, для компенсации разницы в скорости потоков данных при обработке изображений и вывода на экран введена возможность буферизации потока с помощью Б1 33 через кД 25. Конфигурация дисплея загружается с помощью кIC4 26, который представляет собой интерфейсный блок GRIO и организует параллельный двунаправленный интерфейс общего назначения, предназначенный для эмуляции различных протоколов для подключения периферийных устройств [13].
Аналогично Б1 33 для компенсации разницы в скорости потоков данных:
- при подключении МП 39 введена возможность буферизации потока с помощью Б2 34 через кА 27, который представляет собой блок АТА и организует параллельный интерфейс подключения накопителей [12];
- при обмене данными с ВВ1 8 введена возможность буферизации потока с помощью Б6 10;
- при обмене данными с ВВ2 44 введена возможность буферизации потока с помощью Б3 46;
- при обмене данными с ВВ3 65 введена возможность буферизации потока с или с помощью Б4 66 (при обмене информации с радиостанцией), или с помощью Б5 67 (при обмене служебными сигналами, например вызов по тангенте).
Кв2 61 предназначена для непосредственного ввода информации от пользователя в устройство при помощи кК2 55 и обеспечивает управление включением питания при помощи кПт1 6.
Вводимая с Кв2 61 информация попадает в ЯОС1 29 через ЯОС2 57. В ЯОС1 29 происходит обработка информации с последующей подачей:
- на блоки ВВ1 8, ВВ2 44, ВВ3 65 или БА1 69;
- для отображения на дисплей 38;
- в БПД 47 для шифрования.
Кв1 45 предназначена для:
- осуществления посылки вызова, запрограммированного в изделии при помощи кК1 52;
- изменения режимов передачи и приема при помощи кК1 52;
- смены каналов передачи и приема при помощи кК3 94;
- управление включением питания при помощи кПт1 6.
БС 85 реализует интерфейс между внутренней логикой четвертого сегмента, ВВЗ 65 и контроллерами клавиатуры кК1 52 и кК3 94 [17]. БС 85 допускает параллельное подключения нескольких выходов к общей нагрузке. Данной нагрузкой является ЭОК 73 [6]. Для взаимного обмена данными входы БС 85 подключаются к связывающему их единому проводу, по которому и происходит обмен. Ввод информации в четвертый сегмент осуществляют через БС 85, используя разделение во времени блока ЭОК 73.
Направление движения относительно направления на север определяется в ММ 4, поступает в ЯОС1 29, откуда двоичный цифровой код (представляющий собой преобразование угла между направлением на северный магнитный полюс и направлением движения объекта) может быть передан аналогично информации от блока Кв2 61. Управление включением/выключением ММ 4 осуществляется с помощью команды управления, поступающей от ЯOС1 29, которое для этого посылает сигнал управления через Ш8 111 на кIC1 13.
В процессе работы коммуникатор обменивается (получает или передает) с внешними устройствами шифрованными или открытыми данными через ВВ1 8, ВВ2 44, ВВ3 65 и БА1 69 согласно протоколам RS-232, USB, Ethernet и SDIO [12, 16]. Преобразования протоколов и направление передачи данных определяются в первом (ЯОС1 29) и втором (ЯОС3 95) сегментах, для связи которых используются третий (ЯОС2 57), четвертый сегменты (ЯОС4 105) и БПД 47 (в случае шифрования). Обмен между сегментами и ВВ1 8, ВВ2 44, ВВ3 65, БА1 69 осуществляется с помощью контроллеров соответствующих протоколов:
SDIO - блок кS 77;
Ethernet - блок кЕ 64;
USB - блоки kU1 15 и kU2 78;
RS-232 - блоки кR1 19, кR2 51, кR5 79, кR6 81, кR7 87, кR8 88 и кR9 91.
Шифрованные или нешифрованные данные передаются или принимаются по радиоканалу с помощью БА1 69, который сопрягается со вторым сегментом через модуль Wi-Fi 72, который принимает идентификатор сети, выбирает точки доступа, защищает цепи от перегрузки и т.д. Модуль Wi-Fi 72 обменивается информацией со вторым сегментом через кS 77, который дает возможность в соответствии со стандартом 8010 подключать соответствующую периферию.
Для работы коммуникатора с аудио-информацией используются [12]:
- ВМ 7 (для ввода) или ВД 5 (для вывода);
- внешняя гарнитура, подключаемая к устройству через ВВ1 8;
- радиосредство, подключаемое к устройству через ВВ3 65;
- источник звука, подключаемый к устройству через БА1 69.
Обмен аналоговой аудио-информацией производится через АМ1 9 на основе команд управления от ЯОС1 29 через кIC2 14 (например, аудиоканал от радиостанции через ВВ3 65). Кроме того, обмен через АМ1 9 может происходить:
- с радиосредством через ВВ3 65;
- с внешней ЭВМ через ВВ1 8;
- в зависимости от типа подключения гарнитуры по двум каналам через ВВ1 8: проводном и беспроводном (например, Bluetooth [12]).
При обмене цифровой аудио-информацией через АМ1 9 она поступает для обработки во второй сегмент через кIS4 80, где может быть под управлением ЯОС3 95 направлена:
- в нешифрованном виде через кU2 78 в ВВ3 65;
- в нешифрованном виде через кS 77 и модуль Wi-Fi 72 в БА1 69;
- в нешифрованном виде через кR6 81 при соответствующих положениях Кч2 86:
- на блоки ВВ1 8, ВВ2 44, ВВ3 65 или БА1 69;
- для отображения на ВД 5 или дисплей 38;
- в БПД 47 для шифрования;
При оцифровке аудио-информации (в том числе и для обеспечения конфиденциальности с помощью БПД 47) обмен производиться через АМ2 11 (который в данном случае выполняет дополнительно роль аналого-цифрового преобразователя) в первый сегмент через кIS2 20. Из первого сегмента информация перенаправляется ЯОС1 29 через кIS3 23 в четвертый сегмент, где под управлением ЯОС4 105 при соответствующих положениях Кч3 89 может поступать:
- в нешифрованном виде в АМ1 9 для вывода через ВВ1 8;
- в нешифрованном виде во второй сегмент через кR6 81, где может быть под управлением ЯОС3 95 направлена:
- в нешифрованном виде через кU 78 в ВВ3 65;
- в нешифрованном виде через кS 77 и модуль Wi-Fi 72 в БА1 69;
- в нешифрованном виде при соответствующих положениях Кч2 86:
- в кR7 87, откуда может быть направлена:
- на блоки ВВ1 8, ВВ2 44 или БА1 69;
- для прослушивания на ВД 5 или отображения на дисплее 38;
- в БПД 47 для шифрования;
- в кR8 88, откуда может быть направлена;
- на блоки ВВ1 8, ВВ2 44 или БА1 69;
- для прослушивания на ВД 5 или отображения на дисплее 38;
- в БПД 47 для шифрования;
- через Б4 66 в ВВ3 65;
- при соответствующем положении Кч4 90 в БПД 47 для шифрования.
Согласование работы АМ2 11 и второго сегмента (аналоговой и цифровой части передачи информации) производиться ЯОС1 29 через кIC3 16 (первый сегмент) и кIC6 76 (второй сегмент).
При вводе информации с помощью Кв2 61 и изменения режимов передачи и приема при помощи Кв1 45 возможны голосовые оповещения (аудио-дублирование действий) через АМ2 11 и кIS1 17 в радиосредство через ВВ3 65 на основе команд управления от ЯОС1 29.
2
кIS1 17, кIS2 20, кIS3 23 и кIS4 80 организуют обмен цифровых данных по стандарту IS, который, предназначен для передачи звукового потока с побитовой точностью [14].
Сигналы глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS NAVSTAR принимаются БА2 70, откуда поступают в НП 71, где по ним определяется координаты собственного местоположения и точное время. Включение и выключение НП 71 производится ЯОС1 29 через третий сегмент (который, в данном случае, выполняет функцию адаптера для первого сегмента). Для этого ЯОС1 29 посылает сигнал управления через Ш1 3 контроллеру кR4 63. Навигационная информация через третий сегмент поступает первый сегмент, где происходит ее обработка.
Цепи электропитания элементов коммуникатора питаются от ВИП1 2, преобразующего электроэнергию от АБ 1 или от внешнего источника через ВВ1 8 (в качестве внешнего источника для ВВ1 8 может выступать, например, носимый терминал).
2
Учитывая, что основная нагрузка на управление обменом различными по типу данными внутри устройства ложится на первый и второй сегмент, различные части первого и второго сегментов могут использовать различные питающие напряжения или уровни сигналов. В связи с этим необходимы дополнительные к ВИП1 2, управляемые источники питания, функции которых выполняют ВИП2 36 и ВИП3 98 для первого и второго сегментов, соответственно. Поскольку ПО определяет тип подключенного устройства, ЯОС1 29 и ЯОС3 95 регулируют электроэнергию с помощью соединения типа IC (стандарт предусматривает «горячее» подключение и отключение устройств в процессе работы системы [12]):
- от ВИП2 36 к элементам первого сегмента через кIC5 30;
- от ВИП3 98 к элементам второго сегмента через кIC7 97.
кПт1 6 и кПт2 62 выполнены в виде микроконтроллеров, которые имеют конструктивно встроенный SMBus-интерфейс, с помощью которого может быть осуществлен последовательный протокол обмена данными для устройств питания. Требуемый режим подачи энергии для ВИП1 2 определяется кПт1 6, который получает сигналы ВИП1 2 и таким образом определяет, какой требуется режим питания.
Для визуального наблюдения за режимом подачи энергии по запросу (от ЯОС1 29), кП1 6 (Master) использует последовательный синхронный интерфейс SPI через третий сегмент (кS2 49 (Slave)), с последующей подачей через Ш3 37 и кД 25 посылает на дисплей 38 информацию о состоянии АБ 1.
Величина тока в местах подключения внешних устройств (ВВ1 8, ВВ2 44, ВВ3 65, БА2 70) зависит от нагрузки. Чтобы не допустить перегрузки коммуникатора, применяются ограничители тока:
- ОТ1 12 дляВВ1 8;
- ОТ2 42 для ВВ2 44;
- ОТ3 68 для ВВ3 65;
- ОТ4 74 для БА2 70.
Адаптивная регулировка тока с помощью ОТ1 12, ОТ2 42, ОТ3 68, ОТ4 74 происходит с управлением кПт2 62.
Блок 43 может быть выполнен в виде ПЛИС, например XC2C128-7CPG132I [5]. Блоки 6 и 62 могут быть реализованы как один из микроконтроллеров семейства C8051Fxxx, описанных в [7]. Блок 72 может быть выполнен как один из модулей, описанных в [8]. БПД 47 может быть реализован как встроенный вариант аппаратуры защищенной связи, описанный в [9]. ММ 4 может быть реализован, например, как один из полностью интегрированных цифровых компасов, описанных в [10]. НП 71 может быть выполнен как один из модулей навигации, описанных в [11].
Заявляемое устройство позволит снизить массу индивидуальных носимых комплектов, увеличить время работы от одной батареи, расширить функциональные возможности экипировки в части навигации (электронный компас), номенклатуры (портативного модуля 802.11.) и количества внешних интерфейсов, что в целом обеспечит пользователям:
- возможность автоматизации управления;
- решение прикладных расчетных задач и задач ориентирования на местности, в том числе и в составе оборудования специализированных машин;
- подключение новых или дополнительных образцов радиоэлектронного оборудования за счет открытой архитектуры электронной платформы;
- обеспечиваться электропитанием при выполнении задач в отрыве от своей базовой инфраструктуры.
Перечисленные свойства заявляемого устройства должны обусловить ее широкое применение, как в коммерческой, так и в специализированной аппаратуре.
Источники информации:
1. Патент РФ на полезную модель №109412 ”Устройство, совмещающее в себе функции устройства электромагнитной бесконтактной терапии и функции мобильного телефона, или кпк, или коммуникатора, или iPhone, или смартфона”, Сайфутдинов М.К., 2011 г.
2. Заявка РФ на полезную модель №2002130462 ”Интегрированная коммуникационная система”, Немиро В.Б., 2002 г.
3. Патент РФ на полезную модель №81352 ”Блок аппаратуры передачи данных”, Орехов А.В., Кузнецова Г.А., Цыкунова М.В., Беляева Е.Н., Кузнецова СВ., Второва Л.Е., Ионова Н.Е., Новак Т.Н., Гражданкин В.И., 2008 г.
4. http://www.arm.com/products/processors/cortex-a/cortex-a8.php
5. http://www.plis.ru/index.php
6. Микросхемы ТТЛ. Том 1. Справочник. М.: ДМК Пресс, 2001 г.
7. http://silabs.ru/index.php
8. http://www.usi.com.tw
9. http://www.pniei.penza.ru
10. http://www.ssec.honeywell.com/magnetic
11. http:/www.glonassgsm.ru
12. М. Гук. Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. - СПб.: Питер, 2002.
13. http://www.kernel.org/doc/Documentation/grio.txt:
14. http://www.nxp.com/acrobat_download/various/I2SBUS.pdf
15. О.Д. Вальпа. Полезные схемы с применением микроконтроллеров и ПЛИС, 2006 г.
16. https://www.sdcard.org/developers/overview/sdio/sdio_spec/Simplifield_SDIO_Card_Spec.pdf
17. http://www.eecg.toronto.edu/~vaughn/challenge/fpga_arch.html