Семейство устройств связи

Назначение

Семейство устройств связи (генерации 1996 года) – СУС предназначено для использования в отказоустойчивых системах управления космическими объектами различного класса, в том числе объектами с длительным сроком активного существования

При комплексировании систем космических объектов на основе информационно-вычислительных сетей не все подключаемые приборы соответствуют требованиям сетевых протоколов.

Устройства связи, входящие в семейство, обеспечивают адаптацию разнообразных оконечных устройств (сенсоров, активаторов и пр.) со специфическими интерфейсами и способами резервирования (приборный интерфейс) к работе в сети.

В состав семейства входят как самостоятельные устройства, выполняющие функции обработки, коммутации сообщений, согласования сетевых протоколов, так и электронные блоки, встраиваемые в аппаратуру оконечных устройств и выполняющие функции первичного преобразования информации. Номенклатура семейства может пополняться новыми устройствами, обеспечивающими необходимую полноту при реализации конкретных проектов.

Структура устройств семейства

Типовое устройство связи состоит из секции обработки, секции электропитания и секций модулей связи.

  • Секция обработки предназначена для управления модулями связи, реализации протоколов обмена вышестоящих уровней, предварительной обработки информации, а также для взаимодействия со служебными интерфейсами и абонентами локальной сети.
  • Секции модулей связи предназначены для реализации протоколов функционирования каналов приборного интерфейса на физическом и канальном уровнях. Секция модулей связи программно управляется процессором секции обработки и взаимодействует с ним через интерфейс ИМС.
  • Секция электропитания предназначена для преобразования первичного напряжения 27 B в выходные напряжения канала вторичного электропитания.

 

Связь с приборами космического объекта осуществляется по каналу приборного интерфейса, а с другими компьютерными системами - по мультиплексному каналу обмена МКО.

Телеметрический канал ТМ и технологический канал ТК обеспечивают контроль состояния и функционирования устройств связи.

Диагностический канал ДК используется для диагностики неисправностей и отладки программного обеспечения устройства связи.

Питание устройства связи осуществляется по каналу электропитания - КЭП, а канал КВП обеспечивает подачу вторичного питания на элементы устройства связи.

Интерфейс модулей сопряжения - ИМС является внутренним интерфейсом и предназначен для обмена между модулями связи и процессором секции обработки.

Канал синхронизации КС и коммуникационный канал КК служат для синхронизации и взаимосвязи вычислительных процессов между устройствами связи, объединенными в отказоустойчивую структуру

Технология разработки прикладных программ

Проектирование и отладка программного обеспечения устройств связи производится на автоматизированном рабочем месте программиста АРМП186. Программирование выполняется на языках программирования “"С” и Ассемблер. Вместе с устройствами связи поставляется набор драйверов функциональных модулей, реализующий функции аналогичные BIOS. АРМП186 поддерживает все этапы отладки программного обеспечения, начиная с этапа текстового специфицирования проекта и заканчивая комплексной динамической отладкой в реальном времени многомашинного комплекса.

Приборы АРМП186 могут эксплуатироваться совместно с имитаторами приборов космического аппарата ИВС. Функционирование имитаторов ИВС в соответствии с заданным алгоритмом обеспечивает пультовая ЭВМ. Совокупность приборов АРМП186, ИВС, ПЭВМ и устройств связи образуют комплекс отладки программ КОП.

 

АРМП186 обеспечивает:

  • специфицирование программного проекта;
  • техническое администрирование программного проекта, включая управление правами доступа к программным модулям;
  • автономную отладку программных модулей в кросс системе с эмуляцией вычислительного ядра процессора;
  • символьную отладку программного обеспечения;
  • трассировку выполнения программ в реальном времени с глубиной трассы до 1Мб;
  • динамический вывод информации о пользовательских переменных в цифровой форме, а также в виде гистограмм и графиков;
  • разбор собранной трассы выполнения программы с помощью пользовательских запросов, составленных в терминах программы;
  • отладку двухмашинных комплексов.

ИВС обеспечивает имитацию внешних связей приборного интерфейса устройств связи.

ПЭВМ обеспечивает функционирование ИВС в соответствии с программной моделью космического объекта.

Отказоустойчивость

Предусмотрены механизмы и средства для построения отказоустойчивых структур с аппаратной и временной избыточностью. Допредельное состояние определяется исправностью одного полного комплекта модулей связи, которые могут принадлежать разным каналам резервирования, что позволяет допускать множество независимых отказов.

Для обеспечения помехоустойчивости при воздействии ТЗЧ солнечных вспышек и космического излучения применяются корректирующие коды и процедуры восстановления вычислительного процесса с применением канала синхронизации и коммуникации. Наличие сторожевого таймера позволяет избегать “зависания” программ.

Структура модулей связи предусматривает различные варианты организации резервирования в каналах связи.

Без перевязки

Резервированные приборы космического аппарата подключаются каждый к “своему” устройству связи.

С перевязкой на входе

Резервированные приборы космического аппарата подключаются ко всем устройствам связи. Выбор “текущего” устройства связи осуществляется прибором.

С перевязкой на выходе

Резервированные приборы космического аппарата подключаются ко всем устройствам связи. Выбор “текущего” устройства связи осуществляется устройством связи.

Принцип построения семейства

Семейство УС представляет собой множество устройств построенных на основе базовой несущей конструкции (БНК-96) с использованием модулей базового набора, в состав которого входят модули ядра.

В качестве ядра используются модули секции обработки и питания. Базовый набор модулей при необходимости может расширяться. Конфигурации УС определяются ТЗ и ограничены возможностями БНК. Применяемый принцип унификации позволяет сократить объем работ по разработке УС и обеспечивает качество проектирования, а поставку первых образцов через 18 месяцев. Цикл изготовления очередной партии образцов не превышает 14 недель.

Конструктивно-технологические решения, примененные в БНК96, определяют эксплуатационные и технические характеристики устройств связи:

 

Средства контроля и диагностики

Вспомогательное оборудование семейства СУС позволяет укомплектовать ряд рабочих мест для проведения автономных проверок устройств связи.

Автономные проверки устройств связи производятся на рабочих местах контроля РМК и обеспечивают контроль исправности устройств связи, включая внешние входы-выходы, при проведении приемно-сдаточных испытаний на заводе-изготовителе, входного контроля и технического обслуживания при хранении.

Автономные проверки производятся с использованием вычислительных ресурсов устройств связи и не требуют подключения дополнительных компьютерных систем. Программы автономных проверок находятся в ПЗУ устройства связи.

Основой РМК является пульт контроля готовности ПКГ.

В состав ПКГ входят имитаторы приборов космического объекта ИВС, средства индикации и управления режимами контроля.

Имитаторы ИВС функционируют под управлением самого устройства связи. Директивы управления ИВС и результаты передаются по последовательному технологическому каналу ТК.

В состав РМК могут входить также стандартные измерительные приборы для измерения параметров внешних сигналов устройства связи.

Коммутационная коробка КК позволяет сократить объем аппаратуры ИВС за счет использования симметричных каналов приборного интерфейса ПИ.

ПКГ соответствует группе исполнения 1.1, вид климатического исполнения – УХЛ.

Конструкция

Базовая несущая конструкция БНК96 предусматривает “пакетную” схему компоновки с использованием в качестве элемента соединения электрических цепей пружинных соединителей с нулевым усилием сочленения.

Элементами этого пакета являются функциональные модули. Ячейки коммутации с установленными на них внешними соединителями разделяют пакет на секции. В состав каждой секции входит: одна ячейка коммутации и от двух до шести ячеек функциональных модулей. Всего в пакет входит до 20 ячеек.

Стянутый шпильками пакет установлен на основание, обеспечивающее крепление устройства связи. Секционирование пакета позволяет вывести на внешние соединители до 160 цепей с каждой секции.

 
Устройство сопряжения УС22
 
 

 
Входит в состав БВС СМ МКС
Разработчик: НИИ «Аргон»,  НТЦ «Модуль»
Изготовитель: НПО «Рубикон», НТЦ «Модуль»
Микропроцессор: М 80С186ЕВ
Емкость ОЗУ:  256 КБ
Емкость ПЗУ:  256 КБ
Емкость ЭППЗУ: 512 КБ
Интерфейс: мультиплексный   канал обмена по ГОСТ 26765.52-87
   (MIL-STD-1553B)
Количество каналов:
 -  приема релейных сигналов - 32
 -  приема напряжения - 32
 -  выдачи напряжения - 8
 -  приема импульсных сигналов - 33
 -  выдачи импульсных сигналов - 15
Назначенный ресурс: 130 000 ч
Масса: 6 кг
Потребляемая мощность: 24 Вт
  
Устройство сопряжения УС11
 
    

Входит в состав БЦВС КА «Ямал-100»
Разработчик: НИИ «Аргон», НТЦ «Модуль»
Изготовитель: НПО «Рубикон», НТЦ Модуль»
Микропроцессор: М 80С186ЕВ
Емкость ОЗУ: 256 КБ
Емкость ПЗУ: 256 КБ
Емкость ЭППЗУ: 512 КБ
Мультиплексный   канал обмена по ГОСТ 26765.52-87
     Количество каналов:
- приема релейных сигналов – 64
- выдачи релейных сигналов – 160
- выдачи кодового сигнала –  4
- приема унитарного кода – 16
- приема импульсных сигналов - 14
Назначенный ресурс: 100 000 ч
Масса: 5,75 кг
Габариты: 211 х 265 х 175 мм
Потребляемая мощность:  24 Вт
   
Цифровая вычислительная машина ЦВМ11
    

 
 
Входит в состав БЦВС КА «Ямал-100»,  «Ямал-200»
Разработчики: НИИ «Аргон», НТЦ «Модуль»
Изготовитель: НПО «Рубикон», НТЦ «Модуль»
Микропроцессор: М 80С186ЕВ
Сопроцессор: M80C187
Емкость ОЗУ: 256 КБ
Емкость ПЗУ: 256 КБ
Емкость ЭППЗУ: 512 КБ
Интерфейсы: мультиплексный   канал обмена по ГОСТ 26765.52-87  (MIL-STD-1553B);
- технологический канал (ИРПС);
Назначенный ресурс: 100 000 ч
Масса: 1,95 кг
Габариты: 305 х 46 х 175 мм
Потребляемая мощность:  6,2 Вт
  
Устройство сопряжения УС14
 

 

 
Входит в состав БЦВС  КА «Ямал-200»
Разработчики: НИИ «Аргон», НТЦ «Модуль»
Изготовитель: НПО «Рубикон», НТЦ «Модуль»
Микропроцессор: М 80С186ЕВ
Емкость ОЗУ: 256 КБ
Емкость ПЗУ: 256 КБ
Емкость ЭППЗУ: 512 КБ
Интерфейсы: - мультиплексный   канал обмена
по ГОСТ 26765.52-87
- последовательный интерфейс ПИ232Т
Количество каналов:
- приема релейных сигналов – 32
- выдачи релейных сигналов – 128
- приема унитарного кода – 16
- выдачи кодового сигнала в БА СКУ – 2
- приема кодового сигнала от БА СКУ – 2
Назначенный ресурс: 100 000 ч
Масса: 5,75 кг
Габариты: 211 х 265 х 175 мм
Потребляемая мощность:  12 Вт
   
Устройство сбора и обработки информации УС17
 

    

 
Входит в состав БЦВС КА «Ямал-200»
Разработчик и изготовитель: НПО «Рубикон»
Микропроцессор: М 80С186ЕВ
Емкость ОЗУ: 256 КБ
Емкость ПЗУ: 128 КБ
Емкость ЭППЗУ: 128 КБ
Интерфейсы:
- мультиплексный  канал обмена по ГОСТ 26765.52-87
- межканального обмена
- последовательный интерфейс ПИ232Т
Количество каналов приема:
 - релейных сигналов - 256
 - аналоговых сигналов – 82
 - сигналов от термосопротивлений - 64
Назначенный ресурс: 130 000 ч
Масса: 4,2 кг
Габариты: 228 х 200 х 148 мм
Потребляемая мощность:  15 Вт
Комплекс БИВК

 
Разработчики: НТЦ «Модуль», НПО «Рубикон»,
Изготовитель: НПО «Рубикон», НТЦ «Модуль»
Микропроцессор: R4000
Емкость ОЗУ: 4 МБ
Емкость ПЗУ: 8 МБ
Интерфейсы: - мультиплексный  канал обмена по ГОСТ 26765.52-87- 2
- приема внешних прерываний (до 16;
- выдачи разовых (до 256) и независимых (до 32) команд управления
- выдачи управляющих напряжений (до 4)
- сбора и выдачи телеметрической информации
- прием информации с аналоговых датчиков (до 160)
- прием информации с цифровых датчиков (до 320)
- прием информации с температурных датчиков (до 128)
Масса: 19 кг
Потребляемая мощность:  до 70 Вт
 
                                          Цифровая вычислительная машина ЦВМ 20
 
        
 
Предназначена для применения в бортовом комплексе управления КА для наземной отработки
ЦВМ20 – двухканальная  вычислительная машина
Каждый канал имеет следующие характеристики:
-   микропроцессор  -   1890ВМ1Т (24 – 66 МГц)
-   емкость ОЗУ, Мбайт             -        2
-   емкость ЭППЗУ , Мбайт       -       4
-   скорость обмена по системной шине, Мбайт/с  -     16
-   скорость  межмашинного обмена, Мбит/с           -     12
-   скорость  межпроцессорного обмена, Мбайт/с   -     12
-   число магистральных каналов  обмена типа ГОСТ 26765.52-87 -   1
-  число магистральных каналов обмена типа ПИ232     -   1
-   скорость обмена по каналу ПИ232, Мбит/c                    -  0,5
Потребляемая мощность, Вт       -        8,2
Масса, кг                                 -       1,5
Габаритные размеры              192х142х175
                                  
 Цифровая вычислительная машина ЦВМ 30
 
   
 
Предназначена для применения в бортовом комплексе управления КА
ЦВМ30 – двухканальная  вычислительная машина
Каждый канал имеет следующие характеристики:
-   микропроцессор  -   1890ВМ1Т (24 – 66 МГц
-   емкость ОЗУ, Мбайт         -      2
-   емкость ЭППЗУ, Мбайт    -      4
-   скорость обмена по системной шине, Мбайт/с    -       16
-   скорость  межмашинного обмена, Мбит/с             -     12
-   скорость  межпроцессорного обмена, Мбайт/с    -       12
-   число магистральных каналов  обмена типа
ГОСТ 26765.52-87                                                   -       4
-  число магистральных каналов обмена типа ПИ232   -   1
-   скорость обмена по каналу ПИ232, Мбит/c          -       0,5
Потребляемая мощность при обмене по 4-м каналам типа
ГОСТ 26765.52-87, Вт             -               15,3
Масса, кг                                   -          1,5
Габаритные размеры            192х142х175