РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ВВОДА-ВЫВОДА Российский патент 2024 года по МПК G06F15/17 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, а именно к области обработки аналоговых и дискретных сигналов, и может быть использовано для сопряжения различных вычислительных систем с исполнительными устройствами и датчиками в ответственной аппаратуре, имеющей повышенные требования к надежности, например, в устройствах управления ракетно-космической техники (РКТ).

Известно устройство ввода – вывода (патент RU №2221267), характеризующееся тем, что оно содержит приемопередатчик магистрального канала информационного обмена, контроллер магистрального канала информационного обмена, микроЭВМ, дешифратор, первый триггер, второй триггер, буферный элемент, аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор, многоканальный цифроаналоговый преобразователь, приемник разовых команд, формирователь разовых команд, внутреннюю магистраль информационного обмена, трехканальный таймер, мажоритарную схему, при этом вход-выход приемопередатчика магистрального канала информационного обмена является входом-выходом магистрального канала информационного обмена устройства ввода-вывода, контроллер магистрального канала информационного обмена соединен с приемопередатчиком магистрального канала информационного обмена, интерфейсный вход-выход контроллера магистрального канала информационного обмена, интерфейсный вход-выход микроЭВМ, выход данных аналого-цифрового преобразователя, вход кода номера канала мультиплексора, выход данных приемника разовых команд, вход данных формирователя разовых команд соединены между собой при помощи внутренней магистрали информационного обмена.

Недостатками данного устройства являются: низкая надежность из-за отсутствия резервирования, которая не позволяет увеличить срок службы; недостаточные функциональные возможности, которые выражаются в отсутствии возможности ввода-вывода последовательного кода для сопряжения исполнительных устройств и датчиков, отсутствие формирователя матричных команд, в отсутствии формирования матричной сигнальной телеметрии и аналоговой телеметрии.

Известно устройство ввода-вывода (патент РФ № 2524852), содержащее приемопередатчик магистрального канала информационного обмена, контроллер магистрального канала информационного обмена, аналого-цифровой преобразователь, приемник разовых команд (дискретных сигналов), формирователь разовых команд, внутреннюю магистраль информационного обмена (состоящую из шины адреса, шины данных, сигнала чтения и сигнала записи), вход-выход приемопередатчика магистрального канала информационного обмена является входом-выходом магистрального канала информационного обмена устройства ввода-вывода, контроллер магистрального канала информационного обмена соединен с приемопередатчиком магистрального канала информационного обмена, вход-выход данных контроллера магистрального канала информационного обмена, выход данных аналого-цифрового преобразователя, выход данных приемника разовых команд, вход данных формирователя разовых команд соединены между собой при помощи внутренней магистрали информационного обмена, входы приемника разовых команд являются входами разовых команд устройства ввода-вывода, выходы формирователя разовых команд являются выходами разовых команд устройства ввода-вывода.

Недостатками указанного устройства являются: низкая надежность за счет отсутствия резервного канала, что не позволяет увеличить срок службы и повысить отказоустойчивость устройства ввода-вывода; низкие функциональные возможности, которые выражаются в отсутствии ввода-вывода последовательного кода для сопряжения исполнительных устройств и датчиков, отсутствие возможности формирования матричных команд, а также отсутствие возможности осуществлять предварительную обработку и анализ входных сигналов.

Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство ввода-вывода (патент RU №2753980), содержащее: основную и резервную микроЭВМ, основную и резервную внутренние магистрали информационного обмена SPI1 и SPI2, основное и резервное устройство управления, основной и резервный вторичный источник питания (ВИП), многоканальный коммутатор первичного питания, многоканальный коммутатор вторичного питания, основной и резервный комплекты аналого-цифрового преобразователя (АЦП), основной и резервный комплекты приемника разовых команд, основной и резервный комплекты формирователя разовых команд, основной и резервный комплекты формирователя матричных команд, основной и резервный комплекты приемопередатчика последовательного кода. Каждая микроЭВМ содержит: приемопередатчик и контроллер мультиплексного канала информационного обмена в режиме «оконечного устройства», приемопередатчик и контроллер мультиплексного канала информационного обмена в режиме «контроллера» и контроллер внутренней магистрали информационного обмена, а устройства управления и модули ввода-вывода содержат оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена, имеющие основной и резервный вход-выход информационного обмена, причем основные входы-выходы оконечных устройств внутренней магистрали информационного обмена основных модулей ввода-вывода и основного устройства управления объединены при помощи основной внутренней магистрали информационного обмена с резервными входами-выходами оконечного устройства внутренней магистрали информационного обмена резервных модулей ввода-вывода и резервного устройства управления и соединены с выходом контроллера внутренней магистрали информационного обмена основной микроЭВМ; а основные вход-выходы оконечных устройств внутренней магистрали информационного обмена резервных модулей ввода-вывода и резервного устройства управления объединены при помощи резервной внутренней магистрали информационного обмена с резервными входами-выходами оконечного устройства внутренней магистрали информационного обмена основных модулей ввода-вывода и основного устройства управления и соединены с выходом контроллера внутренней магистрали информационного обмена резервной микроЭВМ.

Описанное устройство принято за прототип изобретения.

Недостатками данного устройства являются: не достаточные функциональные возможности, которые выражаются в отсутствии формирования матричной сигнальной телеметрии и аналоговой телеметрии, а также не достаточная, без использования дополнительных блоков расширения интерфейса SPI, нагрузочная способность внутренней магистрали информационного обмена SPI, приводящая к ограничению количества абонентов.

Для заявленного устройства выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки, наличие: микроЭВМ с приемопередатчиком магистрального канала информационного обмена, контроллером магистрального канала информационного обмена, работающих в режиме «оконечного устройства» и с вторичным источником питания; устройства управления; формирователя матричных команд; внутренней магистрали информационного обмена; приемопередатчика последовательного кода; вторичного источника питания для питания модулей ввода-вывода, многоканального коммутатора первичного питания, многоканального коммутатора вторичного питания.

Технической задачей изобретения является реализация возможности повышения нагрузочной способности внутренней магистрали информационного обмена, расширение функциональных возможностей, за счет введения модулей формирования матричной сигнальной и аналоговой телеметрии.

Задача решается за счет того, что в устройство ввода-вывода, содержащее: основную и резервную микроЭВМ, основную и резервную внутренние магистрали информационного обмена, основное и резервное устройство управления, основной и резервный вторичный источник питания, многоканальный коммутатор первичного питания, многоканальный коммутатор вторичного питания, основной и резервный комплекты формирователя матричных команд, основной и резервный комплекты приемопередатчика последовательного кода, введены: основной и резервный модули сигнальной матричной телеметрии, основной и резервный модули аналоговой телеметрии, внутренняя магистраль информационного обмена с интерфейсом SPI, заменена на внутреннюю магистраль с интерфейсом LVDS-M, при этом вход-выход приемопередатчика магистрального канала информационного обмена в режиме «оконечного устройства» является входом-выходом магистрального канала информационного обмена устройства ввода-вывода в режиме «оконечного устройства», контроллер магистрального канала информационного обмена в режиме оконечного устройства соединен с приемопередатчиком магистрального канала информационного обмена в режиме оконечного устройства, а устройства управления и модули ввода-вывода содержат оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена, имеющие основной и резервный вход-выход информационного обмена, причем основные входы-выходы оконечных устройств внутренней магистрали информационного обмена основных модулей ввода-вывода и основного устройства управления объединены при помощи основной внутренней магистрали информационного обмена с резервными входами-выходами оконечного устройства внутренней магистрали информационного обмена резервных модулей ввода-вывода и резервного устройства управления и соединены с выходом контроллера внутренней магистрали информационного обмена основной микроЭВМ; а основные вход-выходы оконечных устройств внутренней магистрали информационного обмена резервных модулей ввода-вывода и резервного устройства управления объединены при помощи резервной внутренней магистрали информационного обмена с резервными входами-выходами оконечного устройства внутренней магистрали информационного обмена основных модулей ввода-вывода и основного устройства управления и соединены с выходом контроллера внутренней магистрали информационного обмена резервной микроЭВМ; входы аппаратных команд устройства управления, входы-выходы модулей ввода-вывода являются соответственно входами-выходами устройства ввода-вывода, вход-выход приемопередатчиков магистрального канала информационного обмена в режиме «оконечного устройства» являются входом-выходом магистрального канала информационного обмена в режиме «оконечного устройства» устройства ввода-вывода; шина первичного питания соединена с устройствами управления и, через соответствующие коммутаторы первичного питания, с основным и резервным источниками питания модулей ввода-вывода, с источниками питания микроЭВМ и с источниками питания устройства управления; выходы основного и резервного вторичных источников питания объедены и образуют шину вторичного питания, которая через соответствующие коммутаторы вторичного питания соединена с модулями ввода-вывода; входы управления каждого коммутатора соединены соответственно с выходами основного и резервного устройства управления; выход работоспособности каждой микроЭВМ соединен с входами контроля основного и резервного устройства управления.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором обозначены:

1 - магистральный канал информационного обмена, работающий в режиме «оконечного устройства» (МКИО-ОУ);

2.1 - основная микроЭВМ;

2.2 - резервная микроЭВМ;

3 - приемопередатчик МКИО-ОУ;

4 - контроллер МКИО-ОУ;

5 - контроллер внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M;

6 - вторичный источник питания микроЭВМ;

7 - основная внутренняя магистраль информационного обмена LVDS-M1;

8 - резервная внутренняя магистраль информационного обмена LVDS-M2;

9 - сигналы работоспособности основной микроЭВМ;

10 - сигналы работоспособности резервной микроЭВМ;

11.1 – основное устройство управления;

11.2 – резервное устройство управления;

12 - вторичный источник питания устройства управления;

13.1 - многоканальный коммутатор первичного питания;

13.2…13.7 - исполнительные элементы многоканального коммутатора первичного питания;

14.1 - основной вторичный источник питания модулей;

14.2 - резервный вторичный источник питания модулей;

15.1 - многоканальный коммутатор вторичного питания модулей;

15.2…15.11 - исполнительные элементы многоканального коммутатора вторичного питания модулей;

16 - оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M;

17.1 - основной формирователь матричных команд;

17.2 - резервный формирователь матричных команд;

18.1 - основной приемопередатчик последовательного кода;

18.2 - резервный приемопередатчик последовательного кода;

19.1 - основной матричный формирователь сигнальной телеметрии;

19.2 - резервный матричный формирователь сигнальной телеметрии;

20.1 – основной формирователь аналоговой телеметрии;

20.2 - резервный формирователь аналоговой телеметрии;

Еп - шина первичного питания;

Uп - шина вторичного питания модулей;

211…21i - входы аппаратных команд управления;

221…22i - сигналы управления многоканальным коммутатором первичного питания;

231…23х - сигналы управления многоканальным коммутатором вторичного питания;

241…24k - выходы матричных команд (строки);

251…25_L - выходы матричных команд (столбцы);

261…26m – входы-выходы интерфейса последовательного кода;

271…27n - выходы матричного формирователя сигнальной телеметрии (строки);

281…28s - входы матричного формирователя сигнальной телеметрии (столбцы);

291…29z – входы-выходы формирователя аналоговой телеметрии.

Резервированное устройство ввода-вывода состоит из основной 2.1 и резервной 2.2 микроЭВМ, каждая из которых содержит: встроенный приемопередатчик 3 и контроллер 4, магистрального канала информационного обмена работающие в режиме «оконечного устройства», контроллер 5 внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M, ВИП микроЭВМ 6; основного 11.1 и резервного 11.2 устройства управления, содержащего ВИП 12; основного 17.1 и резервного 17.2 формирователя матричных команд; основного 18.1 и резервного 18.2 приемопередатчика последовательного кода; основного 19.1 и резервного 19.2 матричного формирователя сигнальной телеметрии; основного 20.1 и резервного 20.2 формирователя аналоговой телеметрии; основного 14.1 и резервного 14.2 вторичного источника питания модулей; многоканального коммутатора 13.1…13.5 первичного питания; многоканального коммутатора 15.1…15.11 вторичного питания модулей.

Приемопередатчик 3 магистрального канала информационного обмена основной и резервной микроЭВМ, работающий в режиме «оконечного устройства», соединен с магистральным каналом 1 информационного обмена устройства ввода-вывода, работающим в режиме «оконечного устройства» (МКИО-ОУ).

Контроллер 5 основной внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M через основную внутреннюю магистраль 7 информационного обмена LVDS-M1 (состоящей из двух линий (дифференциальная пара) передачи данных), соединен с первым входом/выходом оконечного устройства 16 внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M всех основных и резервных модулей и устройства управления. Контроллер 5 резервной внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M через резервную внутреннюю магистраль 8 информационного обмена LVDS-M2 (состоящей из двух линий (дифференциальная пара) передачи данных), соединен со вторым входом/выходом оконечного устройства 16 внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M всех основных и резервных модулей и устройства управления.

Многоканальный коммутатор 13.1 первичного питания через свои исполнительные элементы 13.2…13.7 коммутирует первичное питание соответственно на вторичные источники питания 6 основной 2.1 или резервной 2.2 микроЭВМ, на вторичные источники питания 12 основного 11.1 или резервного 11.2 устройства управления, на основной 14.1 или резервный 14.2 вторичный источник питания модулей. Многоканальный коммутатор 15.1 вторичного питания основных или резервных модулей через свои исполнительные элементы 15.2...15.11 коммутирует вторичное питание на все основные или резервные модули ввода-вывода.

Выход сигналов работоспособности 9 основной микроЭВМ 2.1 соединен с первыми входами сигналов работоспособности основного 11.1 и резервного 11.2 устройства управления, выход сигналов работоспособности 10 резервной микроЭВМ 2.2 соединен со вторыми входами работоспособности основного 11.1 и резервного 11.2 устройства управления. Еп является шиной первичного питания устройства ввода-вывода. Входы 21₁...21i основного 11.1 и резервного 11.2 устройства управления являются входами с первого по i-й аппаратных команд управления устройства ввода-вывода, выходы 22₁...22i основного 11.1 и резервного 11.2 устройства управления являются выходами с первого по i-й аппаратных команд управления для многоканального коммутатора 13.1 первичного питания основных и резервных вторичных источников питания, выходы 23₁...23х основного 11.1 и резервного 11.2 устройства управления являются выходами с первого по х-й аппаратных команд управления для многоканального коммутатора 15.1 вторичного питания основных или резервных модулей, выходы 241…24k (строки), 251…25_L (столбцы) основного 17.1 и резервного 17.2 формирователя матричных команд являются выходами с первого по k-й и с первого по _L-й формирователя матричных команд устройства ввода-вывода, входы-выходы 261…26m основного 18.1 и резервного 18.2 приемопередатчика последовательного кода являются входами с первого по m-й приема последовательного кода устройства ввода-вывода, выходы 271…27n (строки) и входы 281…28s (столбцы) основного 19.1 и резервного 19.2 матричного формирователя сигнальной телеметрии являются выходами с первого по n-й и входами с первого по s-й матричного формирователя сигнальной телеметрии устройства ввода-вывода, входы-выходы 291…29z основного 20.1 и резервного 20.2 формирователя аналоговой телеметрии являются с первого по z –й входами-выходами резервированного устройства ввода-вывода.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Обмен данными устройства ввода-вывода осуществляется по магистральному каналу информационного обмена в соответствии с ГОСТ Р52070-2003 (MIL-STD-1553B). При этом основная микроЭВМ 2.1 или резервная 2.2 микроЭВМ работает в режиме «оконечного устройства.

В исходном состоянии все модули резервированного устройства ввода-вывода, микроЭВМ и устройство управления находятся в выключенном состоянии. При наличии напряжения на шине Еп первичного питания включение резервированного устройства ввода-вывода осуществляется по внешним аппаратным командам управления (включения устройства управления, микроЭВМ), поданным на входы 211…21i резервированного устройства ввода-вывода, через многоканальные коммутаторы 13.1 первичного питания запитываются: вторичный источник питания 6 микроЭВМ 2.1, вторичный источник питания 12 устройства управления 11.1 и вторичный источник питания 15.1 модулей. По макрокоманде включения основных модулей, поданной по магистральному каналу информационного обмена 1, основная микроЭВМ 2.1, через устройство управления 11.1, осуществляет управление многоканальным коммутатором 15.1 вторичного питания модулей, при этом многоканальные коммутаторы первичного 13.5…13.7 и вторичного 15.8…15.11 питания резервных комплектов размыкаются, а основных комплектов 13.2…13.4 первичного и вторичного 15.2…15.6 замыкаются, напряжение с выхода вторичного источника питания 14.1 модулей поступает на шину вторичного питания Uп и далее через многоканальные коммутаторы 15.1 на все основные комплекты модулей. Устройство управления 11.1 (или 11.2) имеет встроенный контроль нормы напряжения вторичного питания Uп модулей, при не норме Uп (выход за пределы заданного диапазона контроля), микроЭВМ 2.1 (или 2.2) автоматически по соответствующим алгоритмам выдаст через устройство управления сигналы управления многоканальным коммутатором первичного питания 221…22i на переключение вторичного источника питания 14.1 модулей на резервный комплект 14.2.

Информация, содержащая команды управления на прием данных из конкретного модуля или запись данных в конкретный модуль устройства ввода-вывода, поступает на магистральный канал 1 информационного обмена устройства ввода-вывода и через приемопередатчик 4 и контроллер 5 МКИО-ОУ в основную микроЭВМ 2.1 (на которую подано питание). Основная микроЭВМ 2.1 осуществляет прием, обработку и выдачу полученной информации, контроллер 5 микроЭВМ преобразует её в двоичный код в соответствии информационно-логическим протоколом обмена LVDS-M (метод кодирования – 8b/10b - блочный код, применяемый для передачи данных по технологии Gigabit Ethernet, в котором 8 исходных бит преобразуются в 10 выходных), и передает по внутренней магистрали информационного обмена 7. Оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M 16 каждого комплекта модулей обеспечивает аппаратное сопряжение с основным и резервным комплектами микроЭВМ и поддерживает информационно-логический протокол обмена по магистрали LVDS-М.

Опрос модулей производится циклически, при получении неверной информации (например, несовпадение количества слов в запрашиваемом пакете, неверная ответная квитанция, неверная контрольная сумма сообщения и т.д.) с любого модуля, производится повторный запрос информации с данного модуля, при дальнейшем получении неверной информации микроЭВМ, по алгоритмам управления, выдает по внутренней магистрали информационного обмена 7 соответствующую команду управления в основное устройство управления 11.1, последнее через многоканальный коммутатор 15.1 снимает питание с основного неисправного модуля и подключает его резервный модуль. МикроЭВМ 2.1 при очередном цикле опроса модулей устройства ввода-вывода производит чтение основного устройства управления 11.1 и определяет конфигурацию модулей устройства ввода-вывода, полученная информация при запросе через контроллер 4 и приемопередатчик 3 МКИО-ОУ выдается в магистральный канал 1 информационного обмена, при неисправности основного устройства управления 11.1, микроЭВМ по своим алгоритмам переключит его на резервное 11.2.

В случае отказа основной микроЭВМ 2.1 будет отсутствовать сигнал работоспособности 9, что вызовет в устройстве управления (основном 11.1 или резервном 11.2) формирование команды на рестарт основной микроЭВМ 2.1, в результате чего восстанавливается нормальная работа микроЭВМ 2.1. В случае повторного отсутствия сигнала работоспособности 9 в устройстве управления (основном 11.1 или резервном 11.2) останавливается перезапуск сторожевого таймера, по срабатыванию которого, устройство управления 11.1 (или 11.2) формирует и выдает команду в коммутатор первичного питания 13.1, который через свои исполнительные элементы 13.2 снимает питание с вторичного источника питания 6 основной микроЭВМ 2.1 и коммутирует на вторичный источник питания 6 резервной микроЭВМ 2.2, информационный обмен между основными и резервными модулями устройства ввода-вывода и резервной микроЭВМ 2.2 продолжает осуществляться по внутренней магистрали информационного обмена 8 аналогично обмену по внутренней магистрали 7.

Ввод аппаратных команд в устройство управления 11.1 (или 11.2) необходим для ручного подключения необходимой конфигурации микроЭВМ, вторичных источников питания и модулей из основного или резервного состава устройства ввода-вывода. Ввод аппаратных команд для устройства управления 11.1 (или 11.2) производится следующим образом. Аппаратные команды поступают через входы 21₁...21_i устройства управления 11.1 (или 11.2) на исполнительные элементы многоканальных коммутаторов 13.1 или 15.1. Устройство управления 11.1 (или 11.2) при изменении состояния исполнительных элементов производит запись в свои буферные регистры (запись конфигурации устройства ввода-вывода). МикроЭВМ 2.1 (или 2.2), через контроллер 5 и внутреннюю магистраль информационного обмена 7 (или 8), циклически опрашивает модули устройства ввода-вывода в соответствии с информационным протоколом обмена LVDS-M. МикроЭВМ 2.1 (или 2.2), через оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M 16, считывает информацию о конфигурации устройства ввода-вывода из буферных регистров устройства управления 11.1 (или 11.2) по внутренней магистрали информационного обмена 7 (или 8) в контроллер 5, обрабатывает её и через контроллер 4 и приемопередатчик 3 МКИО-ОУ выдает в магистральный канал 1 информационного обмена коды состояния устройства ввода-вывода.

Вывод матричных команд производится следующим образом. При получении информации на входе магистрального канала 1 информационного обмена (данные для выдачи матричных команд) через приемопередатчик 3 контроллер 4 МКИО-ОУ, микроЭВМ 2.1 (или 2.2) преобразует данные матричных команд в позиционный код, формирует их длительность и через контроллер 5 внутренней магистрали информационного обмена 7 (или 8), оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M 16 записывает в устройство управления формирователя матричных команд 17.1 (или 17.2) позиционный код для формирователя матричных команд по линиям Х - строки (выходы 241…24k) и линиям Y - столбцы (выходы 251…25_L). Устройство управления формирователя 17.1 (или 17.2) в соответствии с принятым кодом формирует импульсы управления заданной длительности и амплитуды и выдает их на соответствующие выходы устройства 241…24k и 251…25_L. Устройство управления формирователя матричных команд 17.1 (или 17.2) формирует данные о выданных командах. МикроЭВМ 2.1 (или 2.2), при очередном цикле обмена, через оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M 16 и контроллер 5 внутренней магистрали информационного обмена 7 (или 8) осуществляет считывание и хранение информации о выданных команда, по запросу данная информация выдается через контроллер 4 МКИО-ОУ и приемопередатчик 3 в магистральный канал информационного обмена 1.

Ввод сигналов последовательного кода производится следующим образом. Сигналы последовательного кода поступают через выводы 261…26m в устройство управления приемопередатчика последовательного кода 18.1 (или 18.2) и преобразуются в параллельный код, который записывается в буферные регистры хранения информации (ОЗУ), микроЭВМ 2.1 (или 2.2) осуществляет циклический опрос приемопередатчика последовательного кода 18.1 (или 18.2) через контроллер 5 магистрального канала информационного обмена через внутреннюю магистраль информационного обмена 7 (или 8) и оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M 16, на время опроса дешифратор устройства управления приемопередатчика последовательного кода 18.1 (или 18.2) блокирует обновление данных в буферные регистры и разрешает выдачу информации, информация из буферных регистров, поступает по внутренней магистрали информационного обмена 7 (или 8) в контроллер 5 магистрального канала информационного обмена и по запросу через контроллер 4 и приемопередатчик 3 МКИО-ОУ выдается в магистральный канал 1 информационного обмена.

Вывод сигналов последовательного кода производится следующим образом. При получении информации на входе магистрального канала 1 информационного обмена (адрес, данные, команды) через приемопередатчик 3 контроллер 4 МКИО-ОУ, микроЭВМ 2.1 (или 2.2), через контроллер 5 магистрального канала информационного обмена через внутреннюю магистраль информационного обмена 7 (или 8) и оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M 16 производит запись в устройство управления формирователя 18.1 (или 18.2) последовательного кода, устройство управления формирователя 18.1 (или 18.2) в соответствии с принятой информацией формирует последовательные коды необходимой длительности и амплитуды и выдает их на соответствующие выходы устройства 261…26m.

Ввод информации о состоянии датчиков сигнальной матричной телеметрии осуществляется следующим образом, по подаче питания на матричный формирователь сигнальной телеметрии 19.1 (или 19.2), устройство управления формирователя запускает циклический опрос состояния сигнальных датчиков – осуществляется последовательный выбор строк (выходы 271…27n устройства ввода-вывода) и одновременный выбор всех столбцов (входы 281…28s устройства ввода-вывода), полученная информация записывается в буферные регистры хранения (ОЗУ) матричного формирователя 19.1 (или 19.2). МикроЭВМ 2.1 (или 2.2) осуществляет циклический опрос матричного формирователя сигнальной телеметрии 19.1 (или 19.2) через контроллер 5 магистрального канала информационного обмена через внутреннюю магистраль информационного обмена 7 (или 8) и оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M 16, на время опроса дешифратор устройства управления матричного формирователя 19.1 (или 19.2) блокирует обновление данных в буферные регистры хранения и разрешает выдачу информации, информация из буферных регистров поступает по внутренней магистрали информационного обмена 7 (или 8) в контроллер 5 магистрального канала информационного обмена и по запросу через контроллер 4 и приемопередатчик 3 МКИО-ОУ выдается в магистральный канал 1 информационного обмена.

Ввод информации о состоянии датчиков аналоговой телеметрии осуществляется следующим образом, по подаче питания на матричный формирователь сигнальной телеметрии 20.1 (или 20.2), устройство управления формирователя запускает циклический опрос состояния аналоговых датчиков (опрос осуществляется по четырех проводной схеме) по входам-выходам 291…29z устройства ввода-вывода, полученная информация записывается в буферные регистры хранения (ОЗУ) формирователя 20.1 (или 20.2). МикроЭВМ 2.1 (или 2.2) осуществляет циклический опрос аналогово формирователя телеметрии 20.1 (или 20.2) через контроллер 5 магистрального канала информационного обмена через внутреннюю магистраль информационного обмена 7 (или 8) и оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M 16, на время опроса дешифратор устройства управления аналогово формирователя 20.1 (или 20.2) блокирует обновление данных в буферные регистры хранения и разрешает выдачу информации, информация из буферных регистров поступает по внутренней магистрали информационного обмена 7 (или 8) в контроллер 5 магистрального канала информационного обмена и по запросу через контроллер 4 и приемопередатчик 3 МКИО-ОУ выдается в магистральный канал 1 информационного обмена.

Таким образом, технический результат резервированного устройства ввода-вывода заключается в повышении нагрузочной способности внутренней магистрали информационного обмена и расширении функциональных возможностей, за счет введения модулей формирования матричной сигнальной и аналоговой телеметрии.

Устройство ввода-вывода используется в аппаратуре управления космических аппаратов. Для реализации поставленных задач и алгоритмов управления в качестве микроЭВМ использован вычислительный модуль собственной разработки АО «РЕШЕТНЁВ», что позволило применение внутренней магистрали информационного обмена LVDS-M с повышенной нагрузочной способностью и обладающей большей отказоустойчивостью, контроллер и оконечное устройство которой выполнены на базовом матричном кристалле (БМК) серий 5529ТН084-662 АЕНВ.431260.111ТУ и 5529ТН034-601 АЕНВ.431260.013ТУ соответственно. Модули устройства-ввода-вывода реализованы на цифровых микросхемах серии 1526, 1554, 1594, 55845 и ПЛИС 5576ХС7Т. В качестве вторичных источников питания использованы РМПЕ ЖБКП.436634.024ТУ, в качестве исполнительных элементов коммутаторов первичного и вторичного питания применены слаботочные электромагнитные реле с двумя устойчивыми состояниями РПС45-1 ЯЛО.452-081ТУ, позволяющие, в случае пропадания и восстановления электропитания, сохранять конфигурацию устройства ввода-вывода.

Из известных авторам источников информации и патентных материалов неизвестна совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявляемого объекта.

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике. Техническим результатом является реализация возможности повышения нагрузочной способности внутренней магистрали информационного обмена, расширение функциональных возможностей за счет введения модулей формирования матричной сигнальной и аналоговой телеметрии. Технический результат достигается за счет введения в резервированное устройство ввода-вывода не менее одного матричного формирователя сигнальной телеметрии и не менее одного формирователя аналоговой телеметрии, содержащих оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена и подключенных к выходам контроллера внутренней магистрали информационного обмена основной и резервной микроЭВМ, входы введенных модулей являются соответственно аналогичными входами резервированного устройства ввода-вывода; шина вторичного питания модулей дополнительно через соответствующие коммутаторы вторичного питания соединена с введенными модулями; в каждое устройство управления введены источники питания, которые через соответствующие коммутаторы первичного питания соединены с шиной первичного питания. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Резервированное устройство ввода-вывода, состоящее из основного и резервного канала, в состав которых входят: микроЭВМ с источником вторичного питания, многоканальный коммутатор первичного питания, многоканальный коммутатор вторичного питания, устройство управления, источник вторичного питания модулей ввода-вывода, модули ввода-вывода: формирователь матричных команд, приемопередатчик последовательного кода, внутренняя магистраль информационного обмена; микроЭВМ содержит приемопередатчик и контроллер магистрального канала информационного обмена в режиме «оконечного устройства», при этом вход-выход приемопередатчика магистрального канала информационного обмена в режиме «оконечного устройства» является входом-выходом магистрального канала информационного обмена устройства ввода-вывода в режиме «оконечного устройства», контроллер магистрального канала информационного обмена в режиме «оконечного устройства» соединен с приемопередатчиком магистрального канала информационного обмена в режиме «оконечного устройства»; устройство управления и модули ввода-вывода содержат оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена, имеющие основной и резервный вход-выход информационного обмена, причем основные входы-выходы оконечных устройств внутренней магистрали информационного обмена основных модулей ввода-вывода и основного устройства управления объединены при помощи основной внутренней магистрали информационного обмена с резервными входами-выходами оконечного устройства внутренней магистрали информационного обмена резервных модулей ввода-вывода и резервного устройства управления и соединены с выходом контроллера внутренней магистрали информационного обмена основной микроЭВМ, а основные входы-выходы оконечных устройств внутренней магистрали информационного обмена резервных модулей ввода-вывода и резервного устройства управления объединены при помощи резервной внутренней магистрали информационного обмена с резервными входами-выходами оконечного устройства внутренней магистрали информационного обмена основных модулей ввода-вывода и основного устройства управления и соединены с выходом контроллера внутренней магистрали информационного обмена резервной микроЭВМ; входы аппаратных команд устройства управления, входы-выходы модулей ввода-вывода являются соответственно входами-выходами резервированного устройства ввода-вывода, контроллер магистрального канала информационного обмена основной и резервной микроЭВМ соединен соответственно с приемопередатчиком магистрального канала информационного обмена основной и резервной микроЭВМ; шина первичного питания соединена через соответствующие коммутаторы первичного питания с основным и резервным источниками питания модулей ввода-вывода, с источниками питания микроЭВМ; выходы основного и резервного вторичных источников питания модулей ввода-вывода объединены и образуют шину вторичного питания модулей ввода-вывода, которая через соответствующие коммутаторы вторичного питания соединена с модулями ввода-вывода; входы управления каждого коммутатора соединены соответственно с выходами основного и резервного устройства управления; выход работоспособности каждой микроЭВМ соединен с входами контроля основного и резервного устройства управления, отличающееся тем, что в основной и резервный канал введены модули ввода-вывода: не менее одного матричного формирователя сигнальной телеметрии и не менее одного формирователя аналоговой телеметрии, содержащие оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена и подключенные к выходам контроллера внутренней магистрали информационного обмена основной и резервной микроЭВМ (аналогично другим модулям), входы введенных модулей являются соответственно аналогичными входами резервированного устройства ввода-вывода; шина вторичного питания модулей ввода-вывода через соответствующие коммутаторы вторичного питания соединена с введенными модулями; в каждое устройство управления введены источники питания, которые через соответствующие коммутаторы первичного питания соединены с шиной первичного питания, в качестве внутренней магистрали информационного обмена используется интерфейс LVDS-М.

2. Резервированное устройство ввода-вывода по п.1, отличающееся тем, что в приемопередатчиках последовательного кода используется выходной интерфейс CAN.

3. Резервированное устройство ввода-вывода по п.1, отличающееся тем, что оконечное устройство внутренней магистрали информационного обмена модулей выполнено на базовом матричном кристалле (БМК).

4. Резервированное устройство ввода-вывода по п.1, отличающееся тем, что контроллер внутренней магистрали информационного обмена микроЭВМ выполнен на БМК.