ИМИТАТОР ДЛЯ ОТЛАДКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ КАНАЛОВ СВЯЗИ ЦИФРОВЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ

Предлагаемая полезная модель относится к вычислительной технике, а именно, к устройствам для отладки, контроля исправности и проведения парных стыковок корабельных цифровых управляющих систем, в частности, систем управления вооружением корабля.
Современные информационно-управляющие системы связаны со многими внешними системами, с каждой из которых обмениваются данными в соответствии со своим протоколом обмена. Причем очень часто физические протоколы обмена между различными системами на одном объекте выполняются однотипными. Обычно это мультиплексные каналы (двухканальные резервированные, или одноканальные нерезервированные), а также каналы локальной сети, например, Ethernet. Часто эти каналы дополняются каналами обмена дискретными сигналами с использованием модулей цифрового ввода-вывода (ЦВВ).
Известен имитатор ИР-60 для отладки корабельных цифровых вычислительных систем по свидетельству РФ №6251 на полезную модель, МПК G06F 11/28, публикация 16.03.1998 г. Имитатор содержит микропроцессорный модуль, связанный посредством интерфейсной магистрали с видеоадаптером, выход которого соединен с блоком индикации, а также с устройством цифрового ввода-вывода, входы которого соединены с блоком ввода исходных данных, и с блоком аналогового обмена, выполненного на основе устройства цифрового ввода-вывода, соединенного с блоком усилителей, входы-выходы которого образуют входы-выходы аналоговых сигналов имитатора. Вход-выход последовательного порта микропроцессорного модуля соединен с блоком цифрового обмена, входы-выходы которого образуют цифровые входы-выходы имитатора.
Недостатком известного имитатора ИР-60 являются ограниченные функциональные возможности, в частности, невозможность имитации обмена с различными внешними системами, ограничения возможности вывода получаемых в процессе работы данных, сложность модификации программного обеспечения.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемой полезной модели, является комплексный имитатор для отработки корабельной системы управления по патенту РФ № 78590 на полезную модель, МПК G06F 11/28, публикация 27.11.2008 г.
Имитатор по прототипу содержит две электронно-вычислительные машины (ЭВМ), объединенные в сеть посредством коммутатора локальной вычислительной сети и серверного системного блока, к которому подключены блок ввода данных и блок индикации. К первой ЭВМ через системную интерфейсную магистраль (СИМ) подключены первый и второй адаптеры мультиплексных каналов и формирователь числоимпульсного кода, а ко второй ЭВМ через вторую СИМ подключены первый и второй адаптеры асинхронных последовательных резервированных каналов обмена и двухканальный адаптер последовательных синхронных каналов обмена. Все адаптеры, подключенные к первой и второй СИМ, соединены с пассивным переходным устройством, причем формирователь числоимпульсного кода соединен с ним через импульсный усилитель, а двухканальный адаптер последовательных синхронных каналов соединен с переходным устройством через преобразователь последовательного интерфейса.
Главным недостатком прототипа являются большие массогабаритные характеристики имитатора.
Наличие трех вычислительных узлов, соединенных локальной сетью, увеличивает размеры имитатора и не позволяет использовать его в качестве мобильного средства для отладки взаимодействия систем на объекте, которая, как правило, начинается с парных стыковок, когда каждая система последовательно подключается к каждой из сопрягаемых систем. При этом возникают следующие трудности:
- системы изготавливаются и поступают на объект неравномерно, поэтому часто из-за отсутствия отдельной системы задерживается отработка всего комплекса систем;
- при недостаточно отработанном программном обеспечении систем из-за их сложности бывает опасно непосредственно подключать системы друг к другу;
- на объекте необходимо иметь эталон для проверки правильности обмена.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение отладки каналов связи при отсутствии полного комплекта оборудования цифровой управляющей системы с возможностью использования имитатора в качестве эталонного средства при проведении парных стыковок сопрягаемых систем на объекте.
Сущность полезной модели заключается в том, что в имитатор для отладки информационных каналов связи цифровых управляющих систем, содержащий блок ввода данных, блок индикации и электронно-вычислительную машину, соединенную посредством системной интерфейсной магистрали с первым и вторым адаптерами мультиплексных каналов, дополнительно введены двухканальный резервированный адаптер мультиплексных каналов и модуль цифрового ввода-вывода, подключенные к системной интерфейсной магистрали электронно-вычислительной машины, а также введены два устройства дистанционного переключения мультиплексных каналов, наружные входы-выходы которых образуют первый и второй входы-выходы мультиплексных каналов имитатора, первые внутренние входы-выходы устройств дистанционного переключения мультиплексных каналов соединены соответственно с основным входом-выходом и резервным входом-выходом двухканального резервированного адаптера мультиплексных каналов, вторые их входы-выходы подключены соответственно к первому и второму адаптерам мультиплексных каналов, а управляющие входы соединены с первым и вторым выходами модуля цифрового ввода-вывода, выходы которого с третьего по n и входы с первого по n образуют выходы и входы имитатора для передачи и приема дискретных сигналов, кроме этого, электронно-вычислительная машина выполнена в виде портативного компьютера на основе одноплатной электронно-вычислительной машины, к которой подключены блок ввода данных и блок индикации.
Сущность полезной модели поясняется чертежом структурной схемы имитатора, на котором обозначены:
1 - имитатор,
2 - электронно-вычислительная машина,
3 - блок ввода данных,
4 - блок индикации,
5 - двухканальный резервированный адаптер мультиплексных каналов,
6, 7 - первый и второй адаптеры мультиплексных каналов,
8 - модуль цифрового ввода-вывода,
9 - источник питания постоянного тока,
10, 11 - первое и второе устройства дистанционного переключения мультиплексных каналов,
12 - системная интерфейсная магистраль, выполненная в виде магистрали ISA, PCI или VME.
Как показано на чертеже, имитатор 1 содержит ЭВМ 2, которая непосредственно соединена с блоком 3 ввода данных и блоком 4 индикации и связана посредством СИМ 12 с двухканальным резервированным адаптером 5 мультиплексных каналов, с первым и вторым одноканальными адаптерами 6 и 7 мультиплексных каналов и с модулем 8 цифрового ввода-вывода, вход питания которого соединен с источником 9 питания постоянного тока.
ЭВМ 2 выполнена в виде портативного компьютера на основе одноплатной ЭВМ, которая содержит процессор, системную интерфейсную магистраль, видеоконтроллер, оперативное и долговременное запоминающие устройства, адаптеры последовательного и параллельного интерфейсов, адаптер локальной сети, адаптеры дисководов гибких и жестких магнитных дисков, адаптер интерфейса клавиатуры.
Кроме этого, в состав имитатора 1 входят два устройства 10, 11 дистанционного переключения мультиплексных каналов, каждое из которых представляет собой коммутационное устройство на основе реле постоянного тока, управляемого сигналами модуля 7 цифрового ввода-вывода. Наружные входы-выходы устройств 10, 11 образуют первый и второй входы-выходы мультиплексных каналов имитатора 1 и служат для подключения сопрягаемых мультиплексных каналов отрабатываемой цифровой вычислительной системы. Первые внутренние входы-выходы устройств 10, 11 дистанционного переключения мультиплексных соединены соответственно с основным входом-выходом и резервным входом-выходом двухканального резервированного адаптера 5 мультиплексных каналов, вторые внутренние входы-выходы устройств 10, 11 подключены соответственно к первому и второму адаптерам 6 и 7 мультиплексных каналов, а управляющие входы соединены с первым и вторым выходами модуля 7 цифрового ввода-вывода, выходы с третьего по n которого образуют выходы имитатора для передачи дискретных сигналов, а входы образуют входы с первого по n имитатора для приема дискретных сигналов отрабатываемой системы.
Мобильный имитатор 1 работает следующим образом.
Перед началом работы с помощью блока 3 ввода данных и блока 4 индикации устанавливается режим самотестирования имитатора или рабочий режим.
В режиме самотестирования производится опрос состояния адаптеров 5, 6, 7 мультиплексных каналов и модуля 8 цифрового ввода-вывода, связанных посредством системной интерфейсной магистрали 12 с ЭВМ 2. Результаты опроса высвечиваются на экране блока 4 индикации в виде диаграмм с выделением неисправных элементов.
В рабочем режиме на экране блока 4 индикации высвечивается перечень систем, взаимодействие с которыми отрабатывается с использованием мобильного имитатора. Это могут быть, в частности, навигационный комплекс, боевая информационно-управляющая система (БИУС), система точного времени, система связи, радиолокационный комплекс, система управления стрельбой, подъемно-мачтовое устройство. Оператор с помощью манипулятора блока 3 ввода данных выбирает одну из систем, взаимодействие с которой проверяется или отрабатывается в данном цикле отладки.
Системы, связанные между собой мультиплексным каналом, в зависимости от назначения системы, могут использовать каналы различного типа. Так, навигационный комплекс и система точного времени используют, как правило, два независимых канала, так как перерыв в получении информации может привести к недопустимым ошибкам. БИУС и системы управления стрельбой используют резервированный мультиплексный канал с возможностью переключения на резервный канал при возникновении сбоя, а системы связи и радиолокационный комплекс могут использовать однопроводной канал с возможностью дублирования информации при ошибке.
В зависимости от типа выбранной системы через модуль 8 цифрового ввода-вывода на управляющие входы устройств 10, 11 дистанционного переключения мультиплексных каналов посылается соответствующий сигнал, по которому к выходам устройств 10, 11 (и выходам имитатора 1) подключаются резервированный или независимые мультиплексные каналы. Если комплекс связан с отрабатываемой системой одним из видов мультиплексных каналов, то его подключают к входам-выходам устройств 10, 11, а если дискретными сигналами ввода-вывода, то к соответствующим входам-выходам модуля 8 цифрового ввода-вывода.
Дальнейшее использование имитатора определяется тем, какая система подключена к мобильному имитатору и в каком направлении передаются информационные массивы. Для навигационного комплекса, системы точного времени, радиолокационного комплекса отрабатываемая система является потребителем информации. Для системы управления стрельбой - выдает данные целеуказания. Для системы связи и БИУС выдает и принимает информационные массивы, а для подъемно-мачтового устройства выдает и принимает дискретные сигналы.
Оператор с помощью блока 3 ввода данных вводит исходящие информационные массивы, которые отображаются на экране блока 4 индикации. Для системы управления стрельбой это данные целеуказания, для БИУС - координаты и параметры движения целей, для системы связи - передаваемые сообщения. Эти данные через адаптеры 5, 6, 7 мультиплексных каналов и устройства 10, 11 дистанционного переключения поступают в комплексы, связанные с отрабатываемой системой. Приходящие информационные массивы поступают в обратном направлении через устройства 10, 11 адаптеры 5, 6, 7 мультиплексных каналов и отображаются на экране блока 4 индикации. В процессе отладки и парной стыковки информационные массивы, отображаемые на блоке 4 индикации мобильного имитатора и на блоке индикации сопрягаемой системы, сравниваются между собой. Идентичность массивов свидетельствует о правильном взаимодействии.
После установки системы на объекте мобильный имитатор может использоваться в качестве эталонного средства для отладки взаимодействия сопрягаемых систем. При этом отключают штатные каналы связи, задают с помощью имитатора информационные массивы, вводят их в сопрягаемые системы и проверяют правильность функционирования канала по соответствию информации протоколу связи сопрягаемых систем.
Таким образом, предлагаемый мобильный имитатор обеспечивает воспроизведение приема и выдачи информации по любому отрабатываемому каналу, имитируя функционирование отрабатываемого комплекса в реальном масштабе времени, что позволяет повысить эксплуатационную надежность комплекса.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемый имитатор может быть изготовлен согласно приведенным описанию и чертежу на основе известных комплектующих изделий и известного технологического оборудования и использован при отработке корабельных информационно-управляющих систем различного назначения.