ДЕТЕРМИНИРОВАННАЯ КОММУНИКАЦИОННАЯ СИСТЕМА Российский патент 2011 года по МПК H04L12/403 

Изобретение относится к детерминированной коммуникационной системе, а именно, хотя не исключительно, к авиационным радиоэлектронным системам.

Система согласно изобретению может применяться на летательных аппаратах любого типа, в частности на самолетах. Вообще изобретение может найти применение в системах реального времени, т.е. системах строго ограниченной по времени коммуникации, а также позволяет выделять те функции системы, выполнение которых зависит от своевременного обмена данными.

Известно обеспечение физического уровня за счет двухточечного соединения промежуточных модулей распределенного доступа к шине в соответствии с технологией Ethernet. Доступ к шине определяется с помощью хорошо известного метода CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и разрешением коллизий). Однако такая система неприменима в реальном режиме времени, поскольку она может быть самоблокирующейся и не являться детерминированной по времени.

Из документов DE 3424866 С2 и DE 3426893 А1 известна система, содержащая только одну общую шину для всех участников с конфигурируемым порядком и рядом тайм-слотов для соединенных станций или терминальных блоков. В этих системах создаются, в первую очередь, фазы инициализации и запроса, во время которых определяется необходимая конфигурация станций. Таким способом могут быть динамически распределены окна времени для передачи данных.

В работе авторов Hammond Joseph, L.О. Reilly Peter «Анализ эффективности локальных компьютерных сетей», Научные чтения, Массачусетс, США, Издательская Компания Аддисон-Уэсли Инк., 1986, стр.193-196; ISBN 0-201-1 1530-1 описана сеть с упорядоченным опросом, содержащая центральный компьютер, с помощью которого осуществляется опрос каждого пункта или станции в сети в заданной последовательности для обеспечения доступа к каналу. Сеть с упорядоченным опросом работает либо в режиме кругового опроса, либо в режиме опроса по типу «готовый передает первым». При круговом опросе центральный компьютер инициирует последовательность опроса путем подачи сообщения об опросе на выбранную станцию. После завершения передачи данных той первой выбранной станцией центральный компьютер продолжает работу со следующей выбранной станцией и так далее. При опросе по типу «готовый передает первым» центральный компьютер отправляет сообщение об опросе на начальную станцию и по завершении передачи данных начальной станцией опрос автоматически переходит к следующей станции без участия центрального компьютера.

Однако недостатком прототипа является тот факт, что в системе неизбежны периоды времени ожидания, так как необходимо обращаться индивидуально к каждому терминальному блоку, чтобы затем обеспечить передачу данных. Общее время ожидания состоит из времени реакции терминальных блоков, подтверждения передачи адреса терминала и времени задержки самой шины в зависимости от физической длины линии.

Задачей настоящего изобретения является создание коммуникационного протокола с предельно низкими потерями пропускной способности и системы для его выполнения.

Эта задача решается за счет коммуникационной системы для передачи звуковых данных между каждым из большого количества терминальных блоков и способа управления вышеупомянутой системой согласно пунктам 1 и 9 формулы изобретения соответственно. Зависимые пункты формулы изобретения представляют собой предпочтительные варианты осуществления изобретения.

В соответствии с изобретением предложена цифровая коммуникационная система, содержащая несколько терминальных блоков и центральный блок. Указанные терминальные блоки соединены с шиной обмена данными. Коммуникационный процесс на шине между терминальными блоками управляется указанным центральным блоком. Вышеописанная коммуникационная система усовершенствована с помощью применения дополнительной шины. Соответственно терминальные блоки соединены с центральным блоком и через главную шину, и через шину данных. По главной шине центральный блок передает исключительно команды на терминальные блоки. Следовательно, центральный блок является только передатчиком на главную шину. Однако по главной шине также могут передаваться данные из центрального блока к терминальным блокам. По шине данных каждый терминальный блок может передавать данные на центральный блок. Следовательно, центральный блок является только приемником на шину данных. Доступ к шине данных терминальных блоков управляется центральным блоком через главную шину. Если данные должны передаваться от одного терминального блока к другому приемному терминальному блоку, то это должно осуществляться с помощью центрального блока. С этой целью в центральном блоке применяется буфер обмена для зеркального отображения и передачи полученных данных.

Итак, центральный блок работает как управляющее устройство или контроллер или блок управления доступом к шине данных посредством любого из системных модулей. На шине данных используется система временного мультиплексирования с двойной линией связи. Эту систему временного мультиплексирования предпочтительно основывать на стандарте Ethernet для физического уровня двух отдельных шин. Система предназначена для применения в авиационной электронике, а именно в приборах летательных аппаратов.

Согласно одному варианту изобретения предлагается способ управления коммуникационной системой обмена аудиоданными между любыми из терминальных блоков. Указанная коммуникационная система содержит:

большое количество терминальных блоков для буферизации аудиоданных;

главную шину для передачи сигналов управления к указанным терминальным блокам;

шину данных для передачи аудиоданных из указанных терминальных блоков;

центральный блок, запрашивающий аудиоданные из указанных терминальных блоков с помощью указанной главной шины и принимающий аудиоданные посредством указанной шины данных.

Указанный способ отличается тем, что содержит следующие этапы:

проверку идентификации указанных терминальных блоков с помощью центрального блока в течение фазы идентификации;

передачу заданного кадра данных, включающего в себя первый сигнал синхронизации, адрес соответствующего терминального блока, поле информационного наполнения и второй сигнал синхронизации, с помощью центрального блока через главную шину в течение фазы конфигурирования и передачу аудиоданных через шину данных одним из терминальных блоков в пределах интервала времени между выборками аудиосигнала, который соответствует интервалу между первым сигналом синхронизации и вторым сигналом синхронизации.

В предпочтительном варианте реализации способа согласно изобретению терминальный блок передает кадр данных через шину данных на основании распознавания принадлежащего ему адреса во время указанной фазы конфигурирования. Таким путем унифицируется процедура запроса данных от отдельных терминальных блоков с помощью центрального блока. Не должно быть отличия между начальным запросом центральным блоком и любым из последующих запросов при доставке данных.

В другом предпочтительном варианте реализации способа согласно изобретению каждый из нескольких терминальных блоков передает кадр данных через шину данных за заданный период времени, который устанавливается центральным блоком. Это предоставляет терминальным блокам независимость от любого запроса данных и доставки, выдаваемого центральным блоком, что приводит к автономной подсистеме.

Предпочтительно, чтобы порядок передачи данных терминальными блоками во время указанной фазы информационного наполнения устанавливался предварительно центральным блоком. Например, порядок передачи данных терминальными блоками можно сохранить в просмотровой таблице (таблице поиска), и, следовательно, пользователь может контролировать и даже редактировать его автономно, т.е. в удалении от физической операционной среды, и заблаговременно. Вообще указанный сигнал синхронизации может генерироваться с помощью отдельного главного генератора синхронизирующих импульсов. Главный генератор синхронизирующих импульсов может быть объединен или не объединен с системой и может располагаться в отдельной среде с целью выполнения требований относительно помехоустойчивости.

Предпочтительно, чтобы указанный сигнал синхронизации являлся стандартным сигналом, в частности сигналом, который соответствует стандарту IEEE 802.3.

Более предпочтительно, чтобы терминальные блоки восстанавливали свои соответствующие синхронизирующие сигналы из указанных сигналов синхронизации. Восстановление синхронизации достигается за счет применения схемы фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ.

В частности, обмен данными между терминальными блоками выполняется путем зеркального отображения указанных данных на буфер обмена в центральном блоке. Это делает ненужной комплексную адаптацию коммуникационного протокола к передаче данных как в центральный блок, так и в другой терминальный блок.

Согласно другому аспекту изобретения предлагается коммутационная система для передачи аудиоданных между каждым из нескольких терминальных блоков. Указанная коммуникационная система содержит:

большое количество терминальных блоков для буферизации аудиоданных;

главную шину для передачи сигналов управления в указанные терминальные блоки;

шину данных для передачи аудиоданных из терминальных блоков и

центральный блок, запрашивающий аудиоданные из терминальных блоков через указанную главную шину и принимающий аудиоданные через указанную шину данных.

Коммуникационная система отличается тем, что центральный блок проверяет идентификацию терминальных блоков во время фазы инициализации; центральный блок передает предварительно заданный кадр данных, включающий в себя первый сигнал синхронизации, адрес соответствующего терминального блока, область информационного наполнения и второй сигнал синхронизации, через указанную главную шину во время фазы конфигурирования, и аудиоданные передаются через шину данных посредством одного из нескольких терминальных блоков в пределах интервала времени между выборками аудиосигнала, который соответствует интервалу между первым сигналом синхронизации и вторым сигналом синхронизации.

В предпочтительном варианте реализации коммуникационной системы согласно изобретению центральный блок содержит блок конфигурации терминальных блоков, заключающий в себе список указанных терминальных блоков. Другими словами, идентификация всех терминальных блоков внесена в список системы, и каждый терминальный блок, который является новым в системе, должен быть зарегистрирован с помощью блока конфигурации терминальных блоков так, чтобы получить к ним санкционированный доступ. Термин «идентификация» в данном случае следует истолковывать как наличие - возможно, среди других элементов - индивидуального номера (адреса) соответствующего терминального блока, а также разрешения на его доступ к общей шине (шинам).

В частности, указанный блок конфигурации терминальных блоков предпочтительно соединять с блоком обмена для генерирования указанного кадра данных. Посредством разделения генерирования кадра данных от задач контролирования, таких как проверка идентификации, выполняемая блоком конфигурации терминальных блоков, система становится более гибкой и из-за отсутствия модульной архитектуры может легче идентифицироваться, что, в свою очередь, повышает надежность системы.

В частности, каждый из терминальных блоков коммуникационной системы содержит фазовую автоподстройку частоты для восстановления своего синхросигнала из указанного сигнала синхронизации. Таким образом, каждый терминальный блок может при необходимости синхронизировать свои синхроимпульсы без какой-либо задержки, которая могла бы возникнуть в случае, если обычный импульс синхронизации исходил бы из центрального блока.

Кроме того, буфер обмена как часть центрального блока предпочтительно применять для обмена данными между терминальными блоками, что дает возможность зеркального отображения полученных данных и пересылки их в блок приемопередатчика указанного центрального блока.

Изобретение описывает - в числе других - перечисленные преимущества по сравнению с прототипом. Поскольку коммуникационная система согласно изобретению обеспечивает детерминированный доступ к шине, который управляется центральным блоком управления, то достигается высокая надежность коммуникации. Дальнейшее повышение надежности предпочтительно обеспечивать за счет избыточности системы. В этом случае первый центральный блок из двух работает, а другой находится в состоянии «горячего резерва». Если на данный момент времени работающий блок дает сбой, то вступает в работу другой блок. Таким образом, система является особенно полезной в авиационной радиоэлектронике, а именно в устройствах летательных аппаратов с высокоскоростным управлением данными и оцифрованными аналоговыми сигналами, в частности, для быстрого прохождения аудиосигналов. Более того, система согласно изобретению дает возможность создания более эффективной структуры шины данных, так как применяются две отдельные линии шины, которые соединяются с множеством терминальных блоков. Центральный блок использует главную шину только в качестве шины управления при передаче данных из центрального блока в терминальные блоки. Соединенные терминальные блоки могут посылать свои данные на общую шину, а именно на шину данных. Далее, изобретение предлагает простую модульную структуру коммуникационной системы и в целом передача данных не подвергается риску блокирования в случае выхода из строя отдельного терминального блока.

Изобретение будет описано более подробно со ссылкой на варианты реализации, представленные на сопроводительных чертежах, исключительно в качестве примера.

На фиг.1 представлена схема первого варианта реализации коммуникационной системы согласно изобретению;

на фиг.2 представлена функциональная схема варианта реализации терминальных блоков согласно изобретению в коммуникационной системе на фиг.1;

на фиг.3 представлена функциональная схема варианта реализации центрального блока согласно изобретению в коммуникационной системе на фиг.1;

на фиг.4А представлен вариант реализации кадра данных при передаче данных из центрального блока в терминальные блоки во время фазы конфигурирования согласно изобретению;

на фиг.4В представлен вариант реализации кадра данных при передаче данных из терминальных блоков в центральный блок во время фазы конфигурирования согласно изобретению;

на фиг.5А представлен вариант реализации кадра данных для передачи данных из центрального блока в терминальные блоки во время фазы информационного наполнения согласно изобретению;

на фиг.5В представлен вариант реализации кадра данных для передачи данных из терминальных блоков в центральный блок во время фазы информационного наполнения согласно изобретению;

на фиг.6 представлен вариант реализации изобретения при обмене данными между терминальными блоками.

На фиг.1 представлена блок-схема варианта реализации коммуникационной системы согласно изобретению. Центральный блок 10 соединен, с одной стороны, через шину 12 данных (общую шину) с передающими устройствами ТХ большого количества терминальных блоков Т, каждый из которых обозначен T1, Т2 и Т3 соответственно. С другой стороны, центральный блок 10 соединен через главную шину 14 с приемными устройствами RX указанных терминальных блоков Т. Центральный блок 10 служит только передатчиком на главную шину 14, т.е. терминальные блоки Т только принимают данные из центрального блока 10 как пассивные элементы. Шина 12 данных используется для передачи мультиплексированных данных из терминальных блоков T1, Т2, Т3 в центральный блок. Порядок осуществления доступа терминальных блоков Т к шине 12 управляется центральным блоком 10.

На фиг.2 представлена блок-схема терминального блока Т, изображенного на фиг.1. Каждый терминальный блок содержит приемное устройство RX и передающее устройство ТХ. Кроме того, он снабжен блоком 21 распознавания адресов, контроллером 22 состояния приема, PLL (ФАПЧ) 23 кадра с главным тактовым генератором, счетчиком 24 циклов, буфером 25 ввода данных, интерфейсом 26 ввода/вывода, буфером 27 вывода данных и контроллером 28 передачи данных.

Приемное устройство RX адаптировано к распознаванию сигналов передачи данных, сигналов времени и сигналов адресации. В модуле 21 распознавания адресов фильтруются адреса: реагирование соответствующего терминального блока Т только запрашивается на получение нужного адреса, иначе полученные данные игнорируются.

Из полученных сигналов времени восстанавливаются главные тактовые импульсы в PLL 23 кадра, причем главные тактовые импульсы подаются из центрального блока 10. Сигнал времени из генератора 23 главных тактовых импульсов распределяется по всем компонентам терминального блока Т. Восстановленный синхроимпульс подается на счетчик 24 циклов, который определяет время для следующего доступа к шине соответствующего терминального блока Т. Сведения о доступе к шине сохраняются в контроллере 22 состояния приема. Также на буфер 25 ввода данных подается синхроимпульс из генератора 23 и разделенная частота синхроимпульсов из счетчика 24 циклов.

Кадры данных, которые получены приемным устройством RX терминального блока Т с главной шины 14, обрабатываются в зависимости от информационного содержимого, переданного с данными. Контроллер 22 состояния приема контролирует поток данных, принимаемых через приемное устройство RX. Он соединяется с контроллером 28 передачи данных и с интерфейсом 26 ввода/вывода и счетчиком 24 циклов. Данные, которые получены в каждом кадре приемным устройством RX, буферизируются для каждого кадра шины в буфере 25 ввода данных, если они подходят для коммутации с другими системами и системными модулями. Буфер 25 ввода данных управляется интерфейсом 26 ввода/вывода. Интерфейс 26 ввода/вывода может содержать цифроаналоговый преобразователь, акустические системы и другие блоки управления.

Если данные должны передаваться из одного терминального блока Т в другой терминальный блок Т или в центральный блок 10, то эти данные буферизируются в буфере 27 вывода данных, из которого они затем перемещаются в передающее устройство ТХ. Данные буферизуются для каждого кадра шины в буфере 27 вывода данных в том порядке, в котором они передаются в кадре данных. Доставка таких данных в передающее устройство ТХ обрабатывается на соответствующих этапах обработки с помощью контроллера 28 передачи данных в самом терминальном блоке Т.

Вообще терминальные блоки Т предназначены для выполнения определенных функций. Однако можно использовать несколько терминальных блоков Т с аналогичными функциями.

Если шины 12, 14 являются соединениями в соответствии с Ethernet, то приемное устройство RX может быть разработано в соответствии со стандартом IEEE 802.3.

На фиг.3 представлена блок-схема центрального блока 10, изображенного на фиг.1. Центральный блок 10 содержит контроллер 31 конфигурации терминального блока, память 32 данных передающего устройства, передающее устройство 33, системный тактовый генератор 34, приемное устройство 35, память 36 данных приемного устройства, буфер 37 обмена, управляющую матрицу 38 переключателя данных, модуль 39 конфигурации приемного устройства данных и фазовый контроллер 40 главной шины. Управляющий блок 31 конфигурации терминального блока содержит список терминальных блоков Т, которые соединены с центральным блоком 10. Этот список может легко изменяться при вводе новых данных, например, из соответствующего хост-контроллера или может быть скорректирован при выполнении измененных условий работы. Управляющий блок 31 конфигурации соединяется с памятью 32 данных передающего устройства, и память 32 в свою очередь соединена с передающим устройством 33. Кроме того, управляющий блок 31 конфигурации определяет, какие данные из памяти 32 данных передающего устройства в данный момент должны быть перенесены в передающее устройство 33.

Передающее устройство 33 формирует полный кадр данных на главную шину 14, включая в себя сигнал синхронизации, который является допустимым для всех терминальных блоков Т. Сигнал синхронизации как таковой может быть управляемым или может быть определен системным тактовым генератором 34, который соединяется с передающим устройством 33.

Приемный модуль 35 считывает и контролирует данные, которые получены из терминальных блоков Т. Данные посылаются в память 36 данных приемного устройства, действующую как буферное запоминающее устройство. Блок 39 конфигурации приемного устройства относится к устройству памяти 36 приема данных. В случае установления линии связи между отдельными терминальными блоками Т данные могут напрямую передаваться в память 32 для данных передающего устройства через буфер обмена 37. Буфер обмена 37 управляется и контролируется управляющей матрицей 38 переключателя данных.

Можно выделить следующие три фазы коммуникации на шинах 12 и 14:

1. Фаза инициализации;

2. Фаза конфигурирования;

3. Фаза информационного наполнения.

Эти фазы управляются блоком управления 40 главной шины. Благодаря такой структуре емкость данных терминальных блоков Т, которые в указанном порядке соединены с шиной, может быть адаптирована и оптимизирована. Во время фазы инициализации центральный блок 10 осуществляет мониторинг того, какой из терминальных блоков Т имеет доступ к шине 12 в данный момент времени или в заданное время. Далее определяется, какие данные требуются на шине 12. В частности, если присутствуют многоразовые запросы соединенных терминальных блоков Т одновременно, то они могут быть собраны и расположены в соответствии с приоритетом с помощью центрального блока 10.

На фиг.4А представлен кадр данных при передаче данных от центрального блока 10 на терминальные блоки Т по главной шине 14, в то время как на фиг.4В представлен кадр данных при передаче данных из терминальных блоков Т в центральный блок 10 по шине данных 12 во время фазы конфигурирования. На этих чертежах длина периода обозначена двойной стрелкой.

Каждый кадр данных 50 на шине 14 начинается с сигнала 51 синхронизации (Sync). Предпочтительно, чтобы этот сигнал был получен из или соответствовал протоколу, имеющему отношение к высокоуровневой синхронизации согласно стандарту IEEE 802.3.

Синхросигнал 51 и синхронизирующая последовательность соответственно состоит из «преамбулы» длиной 7 байт и «начальной последовательности кадра данных» длиной 1 байт. Биты заднего конца «начальной последовательности кадра данных» («11» согласно IEEE 802.3) будут использоваться для точного полного вхождения в синхронизм. Это определяет период кадра для частоты выборок аудиосигнала пользователей системы, что станет ясно в последующем описании на основании фиг.4А. Чтобы обеспечить простой способ передачи аудиоданных, расстояние между двумя синхросигналами должно соответствовать периоду получения выборки аудиосистемы. Это означает, что частота выборки А/Ц или Ц/А преобразователей, соединенных с терминальными блоками, является допустимой для системы в целом. Другими словами, все терминальные блоки Т в системе управляются одним и тем же генератором тактовых импульсов.

На фазе конфигурации центральный блок 10 передает установленный кадр данных, начиная с синхросигнала 51, как упоминалось выше. Этот синхросигнал 51 используется как управляющий синхронизирующий сигнал для всей системы. Дополнительная система ФАПЧ используется для восстановления синхронизации процесса квантования аудиоданных и обеспечения точной информацией о синхронизации всех терминальных блоков без помощи дополнительной линии передачи синхросигнала или аналогичных средств. (Следует отметить, что в отличие от этого стандарт IEEE 802.3 обеспечивает только одноразрядную синхронизацию.) Следовательно, синхросигнал 51 может быть без труда изменен, т.е. частота или выделенный интервал времени для всей системы может динамически изменяться на основании метода неустойчивой синхронизации. В результате улучшаются параметры помехозащищенности всей магистральной системы 1.

Синхросигнал 51 следует по адресу 52 того определенного терминального блока, для которого предназначается соответствующий кадр данных. В системе 1 зарезервированы отдельные адреса, которые не закреплены за реальными физическими терминальными блоками Т. Эти адресные слова используются в качестве широковещательных адресов, и последующие данные 53 конфигурации определяют поведение всех терминальных блоков Т, которые к тому же соединены.

Следовательно, определенный объем данных информационного наполнения может быть зарезервирован в виде, например, аудиоданных, которые постоянно передаются дальше в виде многоканальной пересылки из центрального блока 10 в терминальные блоки Т. В случае когда заданный адрес принадлежит определенному терминальному блоку в системе, характеристики этого терминального блока Т будут изменяться за счет данных 53 конфигурации. Последующие данные 54 информационного наполнения могут содержать, например, коммутационные данные для соответствующего блока.

Каждый кадр данных 50 будет завершаться последовательностью 55 проверки достоверности данных. Последовательность проверки может быть, например, простой проверкой контрольной циклической суммы. Описанный кадр 50 данных далее повторяется снова, начиная с последовательности 51 синхронизации. Система в соответствии с настоящим изобретением имеет преимущество, состоящее в том, что на главной шине 14 отсутствуют паузы по времени в процессе разгрузки при наличии трафика на одной и той же физической линии из различных передающих устройств Т. Между полем 55 и полем 51 может быть создан промежуток 56 так, чтобы адаптировать общую длину кадра 50 к конкретным системным требованиям.

После того как определено время выборки аудиоданных кадром на фиг.4А, рассматривается со ссылкой на фиг.4В кадр данных при передаче из одного из терминальных блоков Т в центральный блок 10. Во время фазы конфигурации терминальный блок Т будет реагировать на прием его собственного адреса посредством отправления одного кадра данных 60 на общую шину. Эта реакция выдается схемой распознавания адреса. Кадр данных 60 также начинается с синхронизирующей последовательности 61, предпочтительно в соответствии со стандартом IEEE 802.3, однако она не используется для системы синхронизации. Структура синхронизирующей последовательности согласно стандарту IEEE 802.3 имеет преимущество, состоящее в том, что могут применяться модули и передающие устройства на основе технологии Ethernet.

Синхронизирующая последовательность 61 отслеживается полем 62 идентификации из терминального блока Т. Поле 62 идентификации содержит индивидуальный адрес терминального блока Т и затребованный объем данных информационного наполнения. Поле 63 данных информационного наполнения порции данных терминального блока, в свою очередь, отслеживается контрольной последовательностью 64 для проверки правильности данных. Подобно порции данных 50 из центрального блока 10 к терминальным блокам Т, порция данных из терминальных блоков Т в центральном блоке 10 завершается вторым синхронизирующим полем 61 с промежутком 65 между синхронизирующим полем 61 и контрольной последовательностью 64, если необходимо. Период кадра зависит от фактической конфигурации системы.

По окончании передачи данных одним из терминальных блоков Т центральный блок 10 может обращаться к тому же самому или другому терминальному блоку Т. Во время этого процесса на шине данных отсутствует коммуникация до тех пор, пока следующий адрес не будет передан и распознан соответственно.

Во время фазы конфигурации центральный блок 10 определяет порядок адресов терминальных блоков Т. Этот порядок не обязательно должен быть последовательным. Поэтому каждый терминальный блок Т должен хранить индивидуальное значение счетчика, которое выбирается из поля 53 данных конфигурации терминальным блоком Т.

После этого центральный блок 10 может начать фазу информационного наполнения с заданным адресом терминального блока (который, однако, далее не передается через шину) и определенным полем данных конфигурации. Это означает, что на основании следующей синхронизирующей последовательности внутренние счетчики циклов 24 всех терминальных блоков Т приводятся в действие. Благодаря индивидуальному значению счетчика, которое хранится в каждом терминальном блоке Т, каждый терминальный блок Т будет отсылать свой собственный кадр данных на общую шину 12 в заданное время. Порядок доступа к шине устанавливается центральным блоком 10 посредством различных значений счетчика, которые хранятся в каждом из терминальных блоков Т.

За вышеуказанной фазой конфигурации следует фаза информационного наполнения. На фазе информационного наполнения кадры данных на шинах 12 и 14 соответственно отличаются от соответствующих кадров данных на фазе конфигурации тем, что они больше не загружаются при адресном переполнении. Соответствующие кадры данных на шинах 12 и 14 показаны на фиг.5А и фиг.5В. Кадр данных 70 из центрального блока 109 в любой из терминальных блоков Т на фиг.5А содержит только синхронизирующие последовательности и последовательности информационного наполнения. Она завершается контрольной последовательностью и битом синхронизации с промежуточным интервалом, если необходимо. Период между двумя следующими последовательностями бит синхронизации определяет период получения выборки аудиоданных. Соответственно кадр 80 данных из терминального блока Т в центральный блок 10 на фиг.5В также содержит только синхронизирующие последовательности и последовательности информационного наполнения, будучи завершенным контрольной последовательностью и битом синхронизации с промежуточным интервалом, если необходимо. Период между двумя следующими последовательностями бит синхронизации определяет период кадра в зависимости от конфигурации системы.

Следовательно, благодаря различной компоновке на фазе конфигурации и на фазе информационного наполнения кадры данных 70, 80 отличаются от подобных кадров 50 и 60 соответственно на главной шине 14 и общей шине 12. При установленном порядке доступа к шине только число синхронизирующих сигналов из центрального блока определяет доступ к общей шине. Это означает, что не существует больше протокольных издержек в кадрах данных и фактически используется полное время доступа к шине для данных информационного наполнения.

Для реализации изобретения применяются компоненты в соответствии со стандартом IEEE 802.3 (физический уровень IEEE 802.3).

Для устройств, относящихся к системе безопасности, могут применяться несколько главных шин 14 вместо одной.

Для быстрой передачи аудиоданных главный генератор синхроимпульсов может реализовываться с помощью аудио ФАПЧ, которая синхронизирована по отношению к битам конечной последовательности синхросигнала. Информация о тактовой синхронизации синхросигнала может быть получена из объединенных стандартных систем ФАПЧ согласно IEEE 802.3 (физический уровень IEEE 802.3).

Обмен данными между терминальными блоками Т, которые соединены с системой 1, может быть достигнут посредством масштабирования объема данных.

Обмен данными между терминальными блоками Т легко выполняет посредством зеркального отображения соответствующих данных в буфер 37 обмена в соответствии с детерминированно инициируемым протоколом.

Итак, коммуникационная система, а именно: радиоэлектронная система в соответствии с изобретением имеет модульную структуру, в которой передача данных более не блокируется отдельным терминальным блоком в случае неисправности. Благодаря структуре с разделенными шинами компоненты согласно стандарту Ethernet могут применяться на физическом уровне, например в соответствии с 10BASE-T IEEE 802.3 со спецификацией физического уровня для 10 Мбит/с локальной сети с методом доступа CSMA/CD, IEEE 802.3 пункт 14; 100BASE-T: IEEE 802.3 для локальной сети со скоростью передачи 100 Мбит/с и с методом доступа CSMA/CD, IEEE 802.3 пункт 22 и 28 без обнаружения автоколлизий, что необходимо для одношинных систем.

Более того, структура двойной шины позволяет обеспечить постоянную пересылку данных из центрального блока в отдельные терминальные блоки, а также предлагаются простые средства для синхронных коммутационных систем, которые легко можно адаптировать к передаче аудиоданных.

Кроме того, возможен обмен данными между отдельными терминальными блоками. Это объясняется далее со ссылкой на фиг.6, где изображена мультиплексированная коммуникационная система с двойной петлей. Ее основным компонентом является вышеупомянутая управляющая матрица 38 переключателя данных, содержащая масштабируемый буфер 37 обмена на стороне ее входа и масштабируемый буфер 37 обмена на стороне ее выхода. Указанная управляющая матрица 38 переключателя данных применяется для непосредственной коммуникации между терминальными блоками Т. Полоса частот данных является масштабируемой и зависит от числа кадров данных, относящихся к соединенным попарно терминальным блокам Т. Количество доступных кадров данных является установленным и применяется для всех соединенных попарно терминальных блоков Т, которые предполагается использовать при передаче данных. Количество данных информационного наполнения, подлежащих обмену между терминальными блоками Т, устанавливается хост-процессором CPU (не показанным) центрального блока 10. Благодаря установленному периоду обновления магистральной системы открыт канал связи с гарантированной скоростью передачи данных. Фактические данные вывода в терминальном блоке могут затем подаваться на другие каналы передачи данных с меньшим периодом обновления согласно стандартам «CAN», «RS485», «RS232» и т.д., которые представлены в качестве примера на фиг.6 как интерфейс 91 терминального блока. Управляющую матрицу 38 переключателя данных предпочтительно реализовывать аппаратными средствами, т.е. без включения каких-либо программных компонентов. Таким образом, реализуется скоростная передача данных; обмен данными с определенной структурой кадра позволяет обеспечить полное аппаратное конструктивное решение управляющей матрицы 38 переключателя данных с буферами ввода и вывода. Время передачи данных между двумя терминальными блоками Т можно сократить до длительности нескольких кадров.

При желании можно использовать центральный блок 10 в качестве точки доступа имеющейся сети терминальных блоков Т. В этом случае интерфейс центрального блока 10 может быть обусловлен конкретным протоколом, применяемым в авиации, таким как AFDX (дуплексная коммутируемая сеть Ethernet для авиационного радиоэлектронного оборудования), также известным как стандарт №664 ARINC (Aeronautical Radio Incorporated - корпорация аэронавигационной радиосети) и относящимся к многоканальной сети и протоколу для коммуникации между бортовыми блоками. Это основывается на Ethernet с дополнительным «качеством сервиса» (QoS) и детерминированным определением маршрута. Этот интерфейс представлен в качестве примера на фиг.6 как интерфейс 92 центрального блока.

Ссылочные обозначения

10 - центральный блок

12 - шина данных (общая шина)

14 - главная шина

21 - модуль распознавания адресов

22 - блок управления состоянием приема

23 - генератор синхроимпульсов

24 - счетчик циклов

25 - буфер ввода данных

26 - ввод/вывод данных

27 - буферы вывода данных

31 - блок управления конфигурацией терминального блока

32 - память для хранения данных передающего устройства

33 - передающее устройство

34 - системный тактовый генератор

35 - приемный модуль

36 - память для хранения данных приемного устройства

37 - буфер обмена

38 - управляющая матрица переключателя данных

39 - блок конфигурации приемного устройства

40 - блок управления главной шиной

50 - кадр данных на фазе конфигурации

51 - синхронизирующий сигнал (синхросигнал)

52 - адрес

53 - данные конфигурации

54 - данные информационного наполнения

55 - последовательность проверки

56 - промежуток

60 - кадр данных на фазе конфигурации

61 - поле конфигурации

62 - поле идентификации

63 - поле данных информационного наполнения

64 - последовательность проверки

65 - промежуток

70 - кадры данных на фазе информационного наполнения

80 - кадры данных на фазе информационного наполнения

91 - интерфейс терминального блока

92 - интерфейс RX приемного устройства центрального блока

Т, T1, Т2, Т3 - терминальные блоки

Изобретение относится к коммуникационной системе и способу управления коммуникационной системой для передачи аудиоданных между каждым из нескольких терминальных блоков (Т1-Т3). Техническим результатом является создание коммуникационного протокола с предельно низкими потерями пропускной способности и системы для его выполнения. Указанный технический результат достигается тем, что способ управления коммуникационной системой (1) передачи аудиоданных между каждым из большого количества терминальных блоков включает проверку идентификации указанных терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3) указанным центральным блоком (10) во время фазы инициализации, передачу заданных кадров данных, содержащих в себе первый синхронизирующий сигнал (51), терминальный адрес (52) соответствующего терминального блока (Т; T1, T2, Т3), поле (54) информационного наполнения и второй синхронизирующий сигнал (51), указанным центральным блоком (10) через указанную главную шину (14) во время фазы конфигурации и передачу аудиоданных через указанную шину данных (12) одним из указанных нескольких терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3) в пределах того интервала времени между выборками аудиосигнала, который соответствует интервалу между указанным первым синхронизирующим сигналом и указанным вторым синхронизирующим сигналом. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ управления коммуникационной системой (1) передачи аудиоданных между каждым из большого количества терминальных блоков, в котором указанная коммутационная система (1) содержит:
несколько терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3) для буферизации аудиоданных;
главную шину (14) для передачи управляющих сигналов в указанные терминальные блоки (Т; T1, T2, Т3);
шину данных (12) для передачи аудиоданных из указанных терминальных блоков (Т; Т1, Т2, Т3); и
центральный блок (10), осуществляющий запрос из терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3) через указанную главную шину (14) и получение аудиоданных через указанную шину данных (12);
отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
проверку идентификации указанных терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3) указанным центральным блоком (10) во время фазы инициализации;
передачу заданных кадров данных, содержащих в себе первый синхронизирующий сигнал (51), терминальный адрес (52) соответствующего терминального блока (Т; T1, T2, Т3), поле (54) информационного наполнения и второй синхронизирующий сигнал (51), указанным центральным блоком (10) через указанную главную шину (14) во время фазы конфигурации; и
передачу аудиоданных через указанную шину данных (12) одним из указанных нескольких терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3) в пределах того интервала времени между выборками аудиосигнала, который соответствует интервалу между указанным первым синхронизирующим сигналом и указанным вторым синхронизирующим сигналом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный терминальный блок (Т; T1, T2, Т3) передает кадр (60) данных через указанную шину (12) данных на основании распознавания своего собственного адреса во время указанной фазы конфигурации.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый из указанных нескольких терминальных блоков (Т; T1, Т, Т3) передает кадр данных в течение заданного времени, которое устанавливается указанным центральным блоком (10), через указанную шину (12) данных.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что очередность передач указанными несколькими терминальными блоками (Т; T1, T2, Т3) во время фазы информационного наполнения устанавливается предварительно указанным центральным блоком (10).

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанный синхронизирующий сигнал (51) формируется главным генератором (34) синхронизирующих импульсов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что синхронизирующий сигнал (51) является сигналом в соответствии со стандартом IEEE 802.3.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные терминальные блоки (Т; T1, T2, Т3) выполняют восстановление синхронизации из указанного синхронизирующего сигнала (51) посредством применения фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что обмен данными между терминальными блоками (Т; T1, T2, Т3) осуществляется посредством зеркального отображения указанных данных в буфере (37) обмена в центральном блоке (10).

9. Коммуникационная система (1) передачи аудиоданных между каждым из нескольких терминальных блоков, содержащая:
несколько терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3) для буферизации аудиоданных;
главную шину (14) для передачи управляющих сигналов в указанные терминальные блоки (Т; T1, T2, Т3);
шину (12) данных для передачи аудиоданных из указанных терминальных блоков (Т; Т1, Т2, Т3); и
центральный блок (10), осуществляющий запрос аудиоданных из указанных нескольких терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3) через указанную главную шину (14) и прием аудиоданных через указанную шину (12) данных;
отличающаяся тем, что
центральный блок (10) осуществляет проверку идентификации указанных терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3) во время фазы инициализации;
центральный блок (10) передает заданный кадр данных, содержащий первый синхронизирующий сигнал (51), терминальный адрес (52) соответствующего терминального блока (Т; T1, T2, Т3), поле (54) информационного наполнения и второй синхронизирующий сигнал (51), через указанную главную шину (14) во время фазы конфигурации; и
аудиоданные передаются через указанную шину (12) данных одним из указанных нескольких терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3) в пределах того интервала времени между выборками аудиосигнала, который соответствует интервалу между указанным первым синхронизирующим сигналом и указанным вторым синхронизирующим сигналом.

10. Коммуникационная система по п.9, отличающаяся тем, что центральный блок (10) содержит блок управления (31) конфигурацией терминального блока, заключающий в себе список указанных нескольких терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3).

11. Коммуникационная система по п.10, отличающаяся тем, что указанный блок (31) управления конфигурацией терминального блока соединен с блоком (33) передачи для формирования указанного кадра данных.

12. Коммуникационная система по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что каждый из указанных нескольких терминальных блоков (Т; T1, T2, Т3) содержит фазовую автоподстройку частоты для восстановления синхронизации из указанного синхронизирующего сигнала (51).

13. Коммуникационная система по п.9, отличающаяся тем, что содержащийся в указанном центральном блоке (10) буфер (37) обмена предназначен для обмена данными между терминальными блоками, которые обеспечивают возможность зеркального отображения полученных данных и пересылки их в приемопередатчик указанного центрального блока (10).