專利名稱：基于fc網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種核心處理機(jī)，具體涉及一種基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)， 屬于嵌入式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著直升機(jī)用途的擴(kuò)大、任務(wù)的增加、功能的擴(kuò)展，以及對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性要求的增強(qiáng)，使得直升機(jī)中的航空電子系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大、設(shè)備越來(lái)越多、功能越來(lái)越復(fù)雜。這不僅影響了直升機(jī)的可靠性、維護(hù)性和保障性，還導(dǎo)致了航空電子系統(tǒng)在直升機(jī)全壽命費(fèi)用中的比例越來(lái)越高。為了解決這些問(wèn)題，直升機(jī)航空電子系統(tǒng)開始向綜合化antegrated) 發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)，主要解決了現(xiàn)有基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)綜合化程度低、性能差、體積和功耗大的問(wèn)題。本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)包括用于任務(wù)計(jì)算、數(shù)據(jù)融合、系統(tǒng)控制管理以及與155 總線通信的數(shù)據(jù)處理模塊，信號(hào)處理模塊，用于傳感器圖像生成與處理的圖象生成模塊，用于數(shù)字地圖管理、任務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理的大容量存儲(chǔ)器模塊，用于外視頻和音頻的采集、分配、視頻/音頻的壓縮與記錄傳輸控制的視頻處理模塊，用于各模塊之間、以及與前端傳感器間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)支持模塊，負(fù)責(zé)給各模塊電源供電的電源模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊、信號(hào)處理模塊、圖象生成模塊、大容量存儲(chǔ)器模塊、視頻處理模塊分別與網(wǎng)絡(luò)支持模塊連接；圖象生成模塊和大容量存儲(chǔ)器模塊分別與視頻處理模塊連接。上述數(shù)據(jù)處理模塊包括主處理器，分別與主處理器連接的主存儲(chǔ)器、調(diào)試接口、FC 網(wǎng)絡(luò)接口、1553B總線接口、RTC，和與FC網(wǎng)絡(luò)接口連接的雙余度FC接口，上述數(shù)據(jù)處理模塊上還設(shè)置有用于將2路^VDC輸入轉(zhuǎn)換為5VDC輸出的電源轉(zhuǎn)換裝置。上述網(wǎng)絡(luò)支持模塊為2個(gè)，2個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持模塊互為備份構(gòu)成雙余度FC網(wǎng)絡(luò)，并使用包交換，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持模塊支持節(jié)點(diǎn)數(shù)為32個(gè)。上述信號(hào)處理模塊包括3個(gè)，分別為SPM1、SPM2、SPM3，上述SPMl用作高頻機(jī)架信號(hào)處理，SPM2用作光電設(shè)備信號(hào)處理，SPM3用作低頻機(jī)架信號(hào)處理。上述數(shù)據(jù)處理模塊還包括分別與主處理器連接的FLASH和nvSRAM，主處理器以選用 PowerPC8M8E 為佳。上述電源模塊以采用余度供電方式為佳。上述數(shù)據(jù)處理模塊以2個(gè)為佳，當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊為2個(gè)時(shí)，其中一個(gè)作為備份。本方法的優(yōu)點(diǎn)(1)實(shí)現(xiàn)了基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)設(shè)計(jì)，為新一代高性能綜合化直升機(jī)航空電子系統(tǒng)提供綜合信息處理平臺(tái)；
(2)實(shí)現(xiàn)了具有FC網(wǎng)絡(luò)通信功能的標(biāo)準(zhǔn)LRM模塊設(shè)計(jì)，滿足開放式綜合化體系架構(gòu)處理平臺(tái)的需求；(3)實(shí)現(xiàn)新一代直升機(jī)航電系統(tǒng)任務(wù)計(jì)算機(jī)綜合化、高性能、體積小、重量輕、功耗低的需求；(4) HICP采用綜合化技術(shù)，使用LRM的硬件模塊、FC數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)、分布式的操作系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)整體框架，實(shí)現(xiàn)信息的處理和傳送，它將所有的處理任務(wù)由統(tǒng)一平臺(tái)完成， 能夠充分利用資源的共享，在性能改進(jìn)的同時(shí)能夠減少模塊的數(shù)量。從而減少系統(tǒng)的體積、 重量、功耗和成本。在綜合化的同時(shí)，盡可能使構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，減少構(gòu)件的種類，從而減少備件庫(kù)的數(shù)量、維護(hù)的工作量，也有利于減少全壽命成本的目的；(5) HICP采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)，通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)LRM硬件模塊、FC數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)、層次化軟硬件結(jié)構(gòu)、虛通道通訊等技術(shù)，為應(yīng)用軟件提供完整的開放系統(tǒng)環(huán)境，提高軟件的可擴(kuò)展性。當(dāng)需要增加任務(wù)功能時(shí)，通過(guò)增加軟件模塊實(shí)現(xiàn)。一旦硬件模塊能力不滿足新的平臺(tái)需求的任務(wù)負(fù)荷時(shí)，可采用新一代芯片技術(shù)的模塊，提升HICP系統(tǒng)的處理能力；(6)采用高速FC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，F(xiàn)C網(wǎng)絡(luò)采用2個(gè)交換機(jī)(NSM模塊)為中心的星形結(jié)構(gòu)，每個(gè)交換機(jī)支持節(jié)點(diǎn)數(shù)為32個(gè)，系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)交換機(jī)進(jìn)行互連。2個(gè)交換機(jī)互為備份構(gòu)成雙余度FC網(wǎng)絡(luò)，并使用包交換，降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度，提高FC網(wǎng)絡(luò)通信可靠性；(7)系統(tǒng)容錯(cuò)重構(gòu)技術(shù)，HICP系統(tǒng)對(duì)關(guān)鍵資源通過(guò)備份、容錯(cuò)和重構(gòu)的措施，提高系統(tǒng)的可靠性。在硬件上，HICP通過(guò)電源供電、FC網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理模塊等各元素的備份和容錯(cuò)保證系統(tǒng)的可靠性。HICP采用余度供電體系保證當(dāng)一塊電源模塊PSM出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行；采用容錯(cuò)的FC通訊網(wǎng)絡(luò)，能夠保證模塊、傳輸、交換機(jī)任一處出現(xiàn)故障時(shí)，通訊的正常進(jìn)行；處理模塊采用N+1備份方式，并根據(jù)系統(tǒng)的需要，采取熱備份、溫備份或冷備份的備份方案。在軟件上，HICP通過(guò)系統(tǒng)管理的健康監(jiān)控服務(wù)監(jiān)控軟件模塊的運(yùn)行，對(duì)故障的軟件模塊進(jìn)行定位、分析和處理，并記錄故障現(xiàn)場(chǎng)，供軟件人員分析。


圖1 基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)體系結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 數(shù)據(jù)處理模塊功能結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式針對(duì)新一代直升機(jī)要具備多種任務(wù)的能力，以及提高直升機(jī)的可靠性、維護(hù)性和保障性，本發(fā)明提供了適于新一代直升機(jī)航電任務(wù)系統(tǒng)高度綜合化的基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)，其用于解決新一代直升機(jī)要求任務(wù)處理計(jì)算機(jī)高性能、體積小、重量輕、 功耗低等問(wèn)題?；贔C網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)是航電任務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，具備數(shù)據(jù)、圖形圖像和視頻的綜合處理能力以及系統(tǒng)存儲(chǔ)能力。該方案完成航電系統(tǒng)的綜合控制與管理、 總線網(wǎng)絡(luò)管理、任務(wù)綜合處理、傳感器信號(hào)及數(shù)據(jù)綜合處理、通信管理、懸掛物管理、人-機(jī)接口控制和管理、數(shù)字地圖生成、視頻交換、音頻視頻壓縮與記錄控制、任務(wù)/維護(hù)數(shù)據(jù)的加卸載控制等功能。本發(fā)明采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，該基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)包括用于任務(wù)計(jì)算、數(shù)據(jù)融合和系統(tǒng)控制管理等任務(wù)以及與155 總線通信的數(shù)據(jù)處理模塊DPM， 信號(hào)處理模塊SPM，用于傳感器圖像生成與處理的圖象生成模塊GGM，用于數(shù)字地圖存儲(chǔ)管理、任務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理的大容量存儲(chǔ)器模塊MMM，用于外視頻和音頻的采集、分配、視頻/音頻的壓縮與記錄傳輸控制的視頻處理模塊VPM，用于各模塊之間、以及與前端傳感器間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)支持模塊NSM，負(fù)責(zé)給各模塊電源供電的電源模塊PSM ；數(shù)據(jù)處理模塊、信號(hào)處理模塊、圖象生成模塊、大容量存儲(chǔ)器模塊、視頻處理模塊分別與網(wǎng)絡(luò)支持模塊連接； 圖象生成模塊和大容量存儲(chǔ)器模塊分別通過(guò)DVI視頻線與視頻處理模塊連接。數(shù)據(jù)處理模塊包括主處理器，分別與主處理器連接的主存儲(chǔ)器、調(diào)試接口、FC網(wǎng)絡(luò)接口、1553B總線接口、RTC，和與FC網(wǎng)絡(luò)接口連接的雙余度FC接口，數(shù)據(jù)處理模塊上還設(shè)置有用于將2路^VDC輸入轉(zhuǎn)換為5VDC輸出的電源轉(zhuǎn)換裝置；主處理器是PowerPC8M8E， 工作主頻1000MHz ；主存儲(chǔ)器為DDR2SDRAM，數(shù)據(jù)處理模塊還包括分別與主處理器連接的 FLASH和rwSRAM;數(shù)據(jù)處理模塊為2個(gè)，其中一個(gè)作為備份；調(diào)試接口包括以太網(wǎng)接口和 RS232接口，數(shù)據(jù)處理模塊功能結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。網(wǎng)絡(luò)支持模塊以2個(gè)為佳，2個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持模塊可以互為備份構(gòu)成雙余度FC網(wǎng)絡(luò)，并使用包交換，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和容錯(cuò)性，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持模塊支持節(jié)點(diǎn)數(shù)為32個(gè)；網(wǎng)絡(luò)支持模塊為系統(tǒng)模塊間以及綜合化航電系統(tǒng)的主要通信路徑，實(shí)現(xiàn)32個(gè)FC網(wǎng)絡(luò)端口，端口到端口最大延遲< 10us，采用光信號(hào)傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸速率為2(ibpS。信號(hào)處理模塊包括3個(gè)，分別為SPMl、SPM2、SPM3，SPMl用作高頻機(jī)架信號(hào)處理， SPM2用作光電設(shè)備信號(hào)處理，SPM3用作低頻機(jī)架信號(hào)處理。電源模塊包括2塊，采用余度供電方式。該基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)具有如下功能性能采用綜合化、模塊化、開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)處理能力為11. 5GIPS。信號(hào)處理能力不小于43. 2GFL0PS。大容量存儲(chǔ)器容量64GByte ；采用FC網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率為2(ibpS，支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)32個(gè)；航電系統(tǒng)的綜合控制與管理，系統(tǒng)通信管理；飛行員人-機(jī)接口控制和管理；支持通訊、光電傳感器、雷達(dá)信號(hào)處理；支持火控任務(wù)處理；支持二維、三維數(shù)字地圖生成，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息處理；音頻、視頻實(shí)時(shí)壓縮與記錄控制，數(shù)據(jù)加卸載；具有雙余度的供電能力；具有雙余度網(wǎng)絡(luò)通信能力；采用滿足ARINC653標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；具有良好的通用性和擴(kuò)展性；具有較強(qiáng)的容錯(cuò)和重構(gòu)能力，提高系統(tǒng)任務(wù)可靠性，保證航電系統(tǒng)關(guān)鍵任務(wù)完成；整機(jī)功耗350W ；整機(jī)重量18kg。 數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)如下功能主處理器采用高性能PowerPCSMSE，工作主頻 1000MHz ；主存儲(chǔ)器容量512MB ；FLASH容量彡32MB ；NvRAM容量32KB ；4個(gè)32位定時(shí)器；可編程看門狗定時(shí)器；調(diào)試接口，包括以太網(wǎng)接口、RS232 ；1路FC網(wǎng)絡(luò)接口，速率2(ibpS ；1路 1553B總線接口，速率IMbps ；電源轉(zhuǎn)換裝置將2路^VDC輸入轉(zhuǎn)換為5VDC輸出。
權(quán)利要求
1.基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)包括用于任務(wù)計(jì)算、數(shù)據(jù)融合、系統(tǒng)控制管理以及與155 總線通信的數(shù)據(jù)處理模塊，信號(hào)處理模塊，用于傳感器圖像生成與處理的圖象生成模塊，用于數(shù)字地圖管理、任務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理的大容量存儲(chǔ)器模塊，用于外視頻和音頻的采集、分配、視頻/音頻的壓縮與記錄傳輸控制的視頻處理模塊，用于各模塊之間、以及與前端傳感器間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)支持模塊，負(fù)責(zé)給各模塊電源供電的電源模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊、信號(hào)處理模塊、圖象生成模塊、大容量存儲(chǔ)器模塊、視頻處理模塊分別與網(wǎng)絡(luò)支持模塊連接；圖象生成模塊和大容量存儲(chǔ)器模塊分別與視頻處理模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述信號(hào)處理模塊包括3個(gè)，分別為SPM1、SPM2、SPM3，所述SPMl用作高頻機(jī)架信號(hào)處理，SPM2用作光電設(shè)備信號(hào)處理，SPM3用作低頻機(jī)架信號(hào)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)支持模塊為2個(gè)，2個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持模塊互為備份構(gòu)成雙余度FC網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持模塊支持節(jié)點(diǎn)數(shù)為32個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊包括主處理器，分別與主處理器連接的主存儲(chǔ)器、調(diào)試接口、FC網(wǎng)絡(luò)接口、1553B 總線接口、RTC，和與FC網(wǎng)絡(luò)接口連接的雙余度FC接口，所述數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)還設(shè)置有用于將2路^VDC輸入轉(zhuǎn)換為5VDC輸出的電源轉(zhuǎn)換裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊還包括分別與主處理器連接的FLASH和nvSRAM ；主處理器是PowerPC8M8E。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述電源模塊采用余度供電方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊為2個(gè)，其中一個(gè)作為備份。
全文摘要
本發(fā)明涉及嵌入式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)，解決新一代直升機(jī)要求任務(wù)處理計(jì)算機(jī)具有高性能、體積小、重量輕、功耗低等技術(shù)需求。該基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)包括數(shù)據(jù)處理模塊，信號(hào)處理模塊，圖象生成模塊，大容量存儲(chǔ)器模塊，視頻處理模塊，網(wǎng)絡(luò)支持模塊，電源模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊、信號(hào)處理模塊、圖象生成模塊、大容量存儲(chǔ)器模塊、視頻處理模塊分別與網(wǎng)絡(luò)支持模塊連接；圖象生成模塊和大容量存儲(chǔ)器模塊分別與視頻處理模塊連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了基于FC網(wǎng)絡(luò)小型化綜合核心處理機(jī)設(shè)計(jì)，為新一代高性能綜合化直升機(jī)航空電子系統(tǒng)提供綜合信息處理平臺(tái)。
文檔編號(hào)G06F15/00GK102567273SQ20111045237
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者李成文, 李鵬, 湛文韜, 王純委, 陳國(guó) , 韓嫚莉, 高楊 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司第六三一研究所