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.

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, соединенные с системной интерфейсной магистралью 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 и резервным входом-выходом двухканального резервированного адаптера мультиплексных каналов, вторые их входы-выходы соединены соответственно с первым и вторым адаптерами 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.

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.

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, отличающийся тем, что в него 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-й и входы с первого по n-й образуют выходы и входы имитатора для передачи и приема дискретных сигналов.