Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ организации технологических компьютерных сетей на базе энергетической среды передачи 8
1.1. Каналы с энергетической средой передачи 8
1.1.1. Технология подключения аппаратуры ВЧ-связи к ЛЭП 10
1.1.2. Затухание линии передачи на основе ЭСП 11
1.1.3. Помехи в тракте ЭСП. 13
1.1.4. Организация тракта передачи сигнала 15
1.2. Источники информации в ткс 18
1.3. Анализ характеристик современной аппаратуры для организации каналов по ЭСП 21
1.4. Анализ требований к цифровому мультиплексному каналу при построении ТКС 27
1.4.1. Варианты топологии сети 27
1.4.2. Многоканальная передача данных 31
1.5. Постановка задачи исследования 33
ГЛАВА 2. Исследование и разработка структуры и способы преобразования сигналов приемного и передающего трактов сетевого адаптера 38
2.1. Общая структура построения участка ТКС на ЭСП 38
2.2. Общая структура построения сетевого адаптера 40
2.3. Варианты построения передающего тракта СА 43
2.3.1. Построение тракта передачи на базе метода двойного преобразования частоты 44
2.3.2. Построение тракта передачи на базе метода квадратурного преобразования спектра 47
2.3.3. Построение тракта передачи методом прямого цифрового синтеза 48
2.3.4. Разработка способа преобразования сигналов при прямом цифровом синтезе 51
2.3.5. Моделирование тракта передачи 53
2.4. Варианты построения приемного тракта СА 54
2.4.1. Построение приемного тракта СА методом одинарного преобразования частоты 55
2.4.2. Построение приемного тракта С А на базе метода прямого цифрового ввода 57
2.4.3. Моделирование разрядности приемного тракта СА 60
Выводы по второй главе 66
ГЛАВА 3. Разработка сетевого адаптера 68
3.1. Функциональная схема сетевого адаптера 68
3.2. Описание магистрального интерфейса 71
3.2.1. Физический уровень 72
3.2.2. Логический уровень 74
3.2.3. Включение питания 75
3.2.4. Оценка пропускной способности интерфейса 75
3.2.5. Пример работы интерфейса 76
3.2.6. Режимы работы интерфейса 79
3.3. Разработка аппаратно-программной структуры передатчика 80
3.3.1. Описание ПЛИС передачи 82
3.3.2. Расчет фильтров при промежуточной частоте 40 кГц 85
3.3.3. Требования к производительности интерполирующих ЦП ОС 87
3.3.4. Функционирование программно-аппаратной части передатчика 90
3.4. Разработка аппаратно-программной структуры приемника 92
3.4.1. Начальная загрузка трех процессоров в БПРМ 94
3.5. Контроль работоспособности СА 97
3.5.1. Контроль работоспособности интерфейса 97
3.5.2. Подсчет коэффициента готовности системы 99
3.6. Разработка протокола кодирования кодонезависимых источников данных 100
3.6.1. Прием данных в условиях возможных «слипов» 107
Выводы по третьей главе 110
ГЛАВА 4. Реализация и экспериментальные исследования характеристик СА 111
4.1. Реализация и внедрение СА 111
4.2. Стендовые испытания 115
4.2.1. Измерение работоспособности при воздействии помехи типа «белый» шум 115
4.2.2. Измерение работоспособности при скачках затухания 116
4.2.3. Электромагнитная совместимость устройств 118
4.2.3.1. Методика измерений влияния устройств 118
4.2.3.2. Оценка влияния при совпадающих частотах 121
4.2.3.3. Оценка влияния при разносе частот рабочего и мешающего сигналов 123
Выводы по четвертой главе 128
Заключение 130
Список литературы 132
- Анализ характеристик современной аппаратуры для организации каналов по ЭСП
- Построение тракта передачи на базе метода двойного преобразования частоты
- Функционирование программно-аппаратной части передатчика
- Оценка влияния при разносе частот рабочего и мешающего сигналов
Введение к работе
Во многих отраслях промышленности используются распределенные компьютерные сети для контроля, функционирования и управления удаленными объектами. К данным отраслям относятся электроэнергетика, транспорт, нефте- и газодобыча, транспортировка нефти и газа. В некоторых областях исторически используется технологическая инфраструктура предприятия для передачи информационных сигналов, ее технологические связи, например, линии электропередачи, трубопроводы, грозозащитные тросы, т.е. линии с нетрадиционной средой распространения сигнала.
Для эффективного управления распределенным технологическим предприятием в условиях постоянного увеличения передаваемого трафика создаются компьютерные сети. Компьютерные сети, используемые для технологического управления пространственно распределенного предприятия, будем называть технологическими (ТКС). К данным предприятиям не относятся, например, банковские компьютерные сети или сети связанные с документооборотом. Одним из основных требований, предъявляемым к ТКС, является устойчивость и надежность функционирования. Это особенно актуально для необслуживаемых объектов в течение продолжительного времени (расчетный срок службы оборудования 10 лет, реальный составляет 20-30 лет).
В электроэнергетике для передачи информации, необходимой для оперативно-диспетчерского, технологического управления, контроля производства и распределения электроэнергии, широко используются высокочастотные каналы связи (ВЧ-связь) по проводам высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) и грозозащитным тросам. В дальнейшем нетрадиционную среду передачи сигналов по ЛЭП и грозозащитным тросам будем называть энергетической средой передачи (ЭСП).
К задачам технологического управления относятся организация прямой диспетчерской и коммутируемой телефонной связи, организация каналов передачи технологической дискретной информации от различных источников: аппаратура телемеханики (ТМ), аппаратура автоматизированного сбора, контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ), аппаратура регистрации аварийных событий, передачи команд телеуправления и сигналов видеонаблюдения. Для административного управления требуется передача сообщений электронной почты и факсов.
Решение этих задач требуется для обеспечения устойчивости системы электроэнергетики, для предотвращения системных аварий вследствие повреждений на отдельных участках и последующего лавинообразного отключения потребителей с возможными авариями на генерирующих и промежуточных подстанциях.
В рамках данной работы не рассматриваются системы релейной защиты и противоаварийной автоматики. Также не затрагиваются вопросы, связанные передачей данных по сетям низкого (220, 380 В) и среднего напряжения (6-И 0 кВ). При некоторых допущениях возможно использование результатов работы применительно и к сетям данных классов напряжения.
В последние годы значительно выросли скорость и объемы передаваемых данных, необходимых для функционирования энергетических объектов. Па-пример, требуется проводить учет потребленной электроэнергии и параметров сети в реальном времени. Существующая аппаратура в электроэнергетике во многом морально и технически устарела, поэтому для увеличения пропускной способности требуется провести переход от отдельных каналов связи к технологическим компьютерным сетям. Такие каналы могут быть образованы но традиционным средам передачи (ВОЛС, медные и коаксиальные кабели, использование радиоволн). Кроме того, представляется интересным использование нетрадиционной среды передачи (линии электропередачи) при необходимости обмена относительно небольшими объемами информации на немагистральных участках.
Основной задачей диссертации является разработка новых и адаптация существующих методов и моделей преобразования сигналов для построения сетевого адаптера (СА) распределенной ТКС, учитывающего особенности ЭСП. Предлагаемый сетевой адаптер состоит из каналообразующей аппаратуры, цифрового модема на базе КАМ-модуляции, мультиплексора и кодеров различных потоков данных. Предложенный метод проектирования СА, совмещающий аппаратуру каналообразования и цифровой модем, повышает помехоустойчивость системы за счет использования общей системы пилот-сигналов.
Для реализации всех функций СА предложена гибкая многопроцессорная аппаратно-программная архитектура на современной элементной базе, основой которой является шинный интерфейс с блочной реализацией отдельных функций системы
В работе обосновано применение прямого цифрового синтеза и прямого цифрового ввода для построения передающего и приемного трактов. СА строится на базе методов цифровой обработки сигналов (ЦОС) и современной элементной базе.
Предлагаемые способы построения аппаратно-программных средств сетевого адаптера для ЭСП создают основу для разработки каналообразующей аппаратуры систем данного класса, т.к. методы и модели, заложенные в способы построения системы, достаточно универсальны и определяются применением методов ЦОС.
Предложенные и реализованные способы построения аппаратно-программных средств сетевого адаптера и заложенные в них вычислительные модели подтвердили свою эффективность и апробированы в составе аппаратуры ВЧ-связи на реальных каналах связи. Аппаратура связи получила необходимые сертификаты и заключения для эксплуатации в сетях РАО ЕЭС России и стран СНГ.
Перспективной целью данной работы является масштабное внедрение аппаратуры для построения ТКС в электроэнергетике России и стран СНГ, которое обеспечит серьезную альтернативу аппаратуре мировых производителей в этой области: ABB (аппаратура ETL-500 + АМХ (АМХР), Швейцария), Siemens (ESB2000i и Power Link, Германия), Areva (PLC 5000, Франция), Dimat (OPD-2, Испания), Ensico (PLC-42, Словения), TEAMCOM (A.C.E.32, Норвегия), Pulsar Technologies, Inc. (TC-10B, США), BPL Telecom (9505 V3 Power Line Carrier System, Индия), Hiteker Telecom (ZDD-2000D4, Китай).
Анализ характеристик современной аппаратуры для организации каналов по ЭСП
В соответствии с общепринятой классификацией в промышленности стран СНГ используется аппаратура ВЧ-связи трех поколений [3]. Традиционным при построении аналоговой аппаратуры первого поколения является применение частотного уплотнения каналов с AM ОБП и низкоскоростных модемов (50-1200 бит/с) с двухпозиционной частотной модуляцией. Парк аппаратуры данного поколения наиболее широко используется в настоящее время. Аппаратура построена на базе только аналоговых методов обработки сигналов, является морально устаревшей и требует существенной модификации.
Аппаратуру первого поколения выпускали или выпускают следующие фирмы: ABB (Швейцария) - ETL-4, ETL-8; Iskra Sysen (Словения) - ЕТ-6, ЕТ-7, DIMAT (Испания) - ОРС-1, ОАО «Нептун» (Украина) - АВС-1, АВС-3, ОАО «Шадринский телефонный завод» (Россия) АКСТ «Линия», АКСТ «Линия-У 1».
В аппаратуре второго поколения сохранена идеология построения ВЧ-канала (частотное уплотнение информации с AM ОБП), но при этом основные устройства реализованы в цифровой форме на базе цифровых процессоров обработки сигналов (ЦПОС), микроконтроллеров, микропроцессоров и ПЛИС. Кроме того, значительно расширены функциональные, сервисные и экснлута-ционные свойства аппаратуры.
Изделия второго поколения выпускают: ABB (Швейцария) - ETL-500, Iskra Sysen (Словения) - ЕТ-8, Alcatel (Бельгия) - 1790SS, ESB 2000. По отношению к оборудованию первого поколения оборудование второго поколения позволяет получить следующие важные преимущества:
S уменьшение габаритов оборудования и трудоемкости его производства за счет отказа от аналоговых фильтров и других аналоговых элементов. Как следствие этого, значительно снижается стоимость аппаратуры и затраты на ее эксплуатацию; S возможность изменения программным путем в процессе эксплуатации большинства параметров аппаратуры (конфигурации НЧ-окончаний, входных/выходных уровней, рабочих частот канала и т.д.), непосредственно на объекте или дистанционно; S широкие возможности самотестирования с введением протоколов и сигнализацией о выходе тех или иных параметров за допустимые пределы. Производится разработка аппаратуры ВЧ-связи второго поколения в России и странах СНГ: ЭК «Трансэнерго» (Россия, «Линия-М»), ОАО «Нептун» (Украина, АВС-Ц), НПФ «Прософт-Е» (Россия, АЦВС).
Аппаратура второго поколения является переходным этапом к аппаратуре третьего поколения -к цифровой аппаратуре ВЧ-связи с временным разделением сигналов (мультиплексированием) разных видов информации. При этом скорость передачи цифрового потока данных, за счет применения квадратурной амплитудной модуляции (КАМ), достигает 25,6 кбит/с в полосе 4 кГц и 102,4 кбит/с в полосе 16 кГц. Информационная емкость частотного канала передачи данных увеличивается от 2 до 16 раз.
В настоящее время о выпуске третьего поколения аппаратуры заявила фирма ABB Network Partner, это аппаратура ETL-500 и мультиплексор АМХР. Аппаратура ETL-500 - каналообразующая, позволяет организовать один канал с полосой О.З-г-3.4 кГц в заданном частотном диапазоне 24 -500 кГц. Мультиплексор АМХР позволяет в канале образованном ETL-500 организовать передачу цифровых данных и мультиплексировать в цифровой поток данные различных источников, таких как телефон и низкоскоростные асинхронные модемы телемеханики. Аппаратура ETL-500 при использовании совместно с мультиплексо ром АМХР позволяет уплотнять до двух телефонных каналов и несколько каналов передачи данных.
В таблице 1.2 приведены возможные варианты скоростей каналов передачи суммарного потока данных в зависимости от емкости группового канала данных и количества и качества телефонных каналов. Для передачи речи в аппаратуре применяется низкоскоростной вокодер собственной разработки. Можно отметить, что чем выше сжатие речи, тем меньше скорость передачи цифровой речи, и тем хуже качество телефонного канала.
Мультиплексор АМХР поддерживает работу до двух телефонных каналов и до 24-х каналов передачи данных. Предусмотрена передача асинхронных данных по интерфейсу V.24/RS-232C. Как видно из приведенной таблицы, мультиплексор АМХР позволяет организовать передачу до двух телефонных каналов и передачу данных со скоростью до 20,8 кбит/с в полосе 4 кГц. При этом мультиплексор определяет занятость телефонных каналов, автоматически адаптируя скорость передачи данных, что позволяет полностью использовать возможности линии. Максимальная групповая скорость передачи зависит от реальных параметров линии передачи сигнала: отношения сигнал/помеха (SNR), искажений группового времени запаздывания, неравномерности амплитудно-частотной характеристики канала связи. Так, например, при соотношении сигнал/помеха 20 дБ скорость передачи падает до 11,7 кбит/с.
Поскольку каналы на основе ЭСП характеризуются высоким уровнем шумов и помех, то реально достигаемая скорость для аппаратуры ETL-500 в групповом канале не превышает 18,6 кбит/с. Эта скорость является ориентиром для разработки современной аппаратуры с временным мультиплексированием интегрального потока данных.
Построение тракта передачи на базе метода двойного преобразования частоты
В главе рассматриваются способы построения приемно-передающего тракта СА, которые используются в аппаратуре связи. Предлагаются новые способы построения СА для аппаратуры данного класса с учетом новых возможностей современных аппаратно-программных средств. Рассматривается общая структура СА с учетом выполняемых функций системы. Для оценки достижимых параметров по динамическому диапазону и погрешностей вычислений производится моделирование ошибки вычислений приемно-передающего тракта.
Основным модулем системы является сетевой адаптер, в котором формируется сигнал рабочего канала передачи (выход КАМ-модема, перенесенный в рабочий частотный канал). В этом же блоке выполняется обратное преобразование по восстановлению «идеальной» частоты и фазы передатчика, синхронизация и восстановление спектра КАМ-модема, кодирование/декодирование всех источников информации, передаваемой в ТКС.
В канале связи на физическом уровне используется частотное разделение приема и передачи. Усилитель мощности (УМ) повышает уровень сигнала, передаваемого в канал связи, для обеспечения приема с требуемым соотношением сигнал/шум. На выходе усилителя мощности находится линейный фильтр (ЛФ), ис ш ключающий шунтирование других усилителей мощности, расположенных на этом же фазном проводе. ЛФ имеет ограниченную полосу пропускания (4, 8, 12 или 16 кГц) на фиксированную или перестраиваемую центральную частоту. Приемный тракт состоит из фильтра входа (ФВх) и удлинителя (Удл.) аттенюатора для приведения входного сигнала к динамическому диапазону при емника. Фильтр входа служит для ослабления сигналов других частотных кана лов. Это аналоговый фильтр, дающий затухание порядка 8 дБ, при отстройке на 8 кГц от границы частотного канала. Линейный узел (ЛУ) служит для преобразования четырехпроводной ли нии «прием-передача» в двухпроводную, подключаемую к линии электропередачи. Таким образом, на входе и выходе СА со стороны канала связи присутствуют ограниченный по полосе аналоговый сигнал на передаче и практически неограниченный по полосе аналоговый сигнал по приему (ФВх не обеспечивает достаточной избирательности). Широко используемые аналоговые методы передачи имеют существенные « недостатки, связанные с необходимостью настройки каждого экземпляра обо рудования, нестабильностью параметров по температуре и времени. В настоящее время наиболее предпочтительным представляется построение тракта передачи СА на основе современных методов цифровой обработки сигналов. Использование цифровых методов построения приемного и передающего трактов, сдерживается ограниченной вычислительной мощностью ЦПОС, доступных в настоящее время, и отсутствием АЦП и ЦАП с необходимой скоростью преобразования и динамического диапазона. В дальнейшем будем рассматривать только вопросы, касающиеся построения СА. Вопросы, связанные с согласованием СА с линией связи, выходят за рамки данной работы. Основной недостаток существующих СА состоит в разделении функций каналообразующей аппаратуры, модема и мультиплексора. Для совмещения этих функций, а также для минимизации времени реакции системы (время за держки на обработку и обмен) предлагается использовать следующую струк турную схему СА (рис.2.2). На предлагаемой структурной схеме используются кодеры различных информационных потоков: кодер вокодера телефонных каналов (КВ1 и КВ2), кодер кодонезависимого асинхронного модема устройств телемеханики и телеизмерений (КТМ1 и КТМ2) и кодер передачи данных (ПД). При использовании вокодера по Рекомендации G.729D необходим фиксированный формат кадра мультиплексора с длительностью 10 мс, поэтому все кодеры потоков различных данных работают с кадрами 10 мс. В системе кодеры и мультиплексор работает с байт-ориентированными данными. Сформированный вектор мультиплексированных данных поступает на КАМ- модулятор с тактовой частотой 3200 бод. Высокая скорость КАМ-модема достигается за счет использования всей полосы 4 кГц рабочего ВЧ-канала при совмещении функций каналообразования и КАМ-модема. В зависимости от соотношения сигнал/шум на входе приемника СА, используются варианты КАМ-модема на 4, 8, 16, 32 или 64 точки (рис.2.3).
Функционирование программно-аппаратной части передатчика
На основании сравнительной оценки существующих способов построения аппаратуры для работы по ЭСП и функций реализуемых системой, разработана структура СА, на основе объединения функций модулятора, мультиплексора и каналообразующей аппаратуры. Совмещение функций позволяет в рамках частоты рабочего канала 4 кГц достичь более высокой тактовой частоты работы КАМ-модема - 3200 бод. При раздельном построении системы (модем, мультиплексор, аппаратура каналообразования) возможно достичь скорость КАМ-модема не выше 2800 бод, т.к. используется стандартный канал ТЧ 0,3-К3,4 кГц, вместо допустимого спектра шириной 4 кГц. Таким образом, при данном способе построения аппаратуры эффективнее используется частотный ресурс ЭС11, который в настоящее время сильно перегружен.
Предлагается использовать общую синхронизацию блоков СА на основе выделенного канала передачи пилот-сигналов, что повышает помехоустойчивость в условиях ЭСП (скачки затухания, высокий уровень помех). Рассмотрены возможные варианты построения передающего тракта, по критерию минимизации внеполосных излучений и минимизации неравномерности в полосе пропускания. Предлагается использовать прямой цифровой синтез узкополосного сигнала в полосе до 1 МГц на основе квадратурной схемы представления сигнала. Данный способ построения тракта используется впервые для данного класса аппаратуры.
В результате анализа вариантов построения приемного тракта, наиболее оптимальным представляется использование метода прямого цифрового ввода (скоростное АЦП) с последующей обработкой на микросхемах программируемой логики с высокой степенью интеграции. При реализации входного тракта также используется квадратурное представление сигнала. Предложенный способ построения тракта используется впервые для данного класса аппаратуры и имеет существенно лучшие характеристики избирательности по сравнению с существующей аппаратурой. При этом существенным преимуществом данной реализации приемного тракта является полностью цифровая реализация избирательности системы. Отсутствие традиционных аналоговых элементов имею щих нестабильные характеристики и погрешности изготовления (старение, температурная стабильность и точность) позволяет получить очень технологичное оборудование, как в процессе производства (отсутствует необходимость настройки оборудования), так и в эксплуатации (нет необходимости в подстройке).
Для разработанных структур обработки сигналов приемного и передающего трактов, выполнена оценка погрешности при вычислениях в трактах в зависимости от числа точек интерполирующего фильтра по передаче и в зависимости от разрядности обработки на приеме. Использование результатов полученных при моделировании трактов оптимизирует аппаратные затраты на ПЛИС, что позволяет уменьшить емкость используемых ПЛИС. Глава 3. Разработка сетевого адаптера
В данной главе предлагаются новые способы построения сетевого адаптера для технологических компьютерных сетей по энергетической среде передачи. Проведено рассмотрение новой гибкой структуры на основе блочного построения СА, имеющей ряд существенных улучшений. В предложенном способе построения все блоки взаимодействуют по магистральному интерфейсу, имеющему особенность - работу в реальном масштабе времени обработки цифрового сигнала с кадровой частотой 8 кГц. Предложена новая структура приемно-передающего тракта на основе многопроцессорной аппаратно-программной архитектуры. Рассматриваются особенности аппаратно-программной реализации передающего тракта. Производится анализ вопросов контроля работоспособности аппаратуры при настройке и эксплуатации.
Традиционно, при построении СА использовалась архитектура, которая определяется последовательностью движения данных при их цифровой обработке [11] и [13]. Такое построение имеет ряд существенных недостатков: - сложность наращивания, как новых функций СА, так и расширение полосы рабочего сигнала КАМ-модема; - сложность поиска неисправного блока (неисправный блок прекращает передачу данных от предыдущих блоков в цепи блоков); - невозможность прямого обращения к блоку, вследствие чего необходимы дополнительные пересылки данных; - необходимость построения специального программного обеспечения для обновления встроенного программного обеспечения; На основе анализа потоков данных в СА предлагается построение функциональной схемы сетевого адаптера для работы на линию связи по нетрадиционной физической линии - энергетической среде, на основе магистрального интерфейса. Функциональная схема СА приведена на рис.3.1. Основными блоками являются: блок приемника (БПРМ), выполняющий функции аналого-цифрового преобразования входного аналогового сигнала в полосе до 1 МГц, демодуляция сигнала в рабочей полосе приема на низкую частоту, последовательную децимацию с фильтрацией, выделение пилот-сигналов и выполнение функций цифрового АРУ; блок передатчика (БПРД), выполняющего функцию формирования системы пилот-сигналов, последовательную двухэтанную интерполяцию и фильтрацию рабочего сигнала с частоты дискретизации 8 кГц до 5 МГц с последующим переносом сигнала в рабочий канал передачи и формированием аналогового сигнала на интерполирующем ЦАПе; блок модема и мультиплексора (БММ). Данный блок выполняет функции КАМ-модема, мультиплексора/демультиплексора различных источников данных, кодера/декодера телефонных сигналов (вокодер), различных интерфейсов передачи данных, поддержка протоколов интерфейсов телефонных окончаний («точка-точка», удаленный абонент, АДАСЭ); блок генератора и энергонезависимой памяти (БГиЭП). Данный блок выполняет функции «мастера» на магистральном интерфейсе, генерирует сетку необходимых частот 20 и 16.384 МГц, выполняет функции взаимодействия с сервисным ПК, хранения конфигурации СА, формирования и хранения списка событий происходящих с СА. Блок выполняет функцию контроля работоспособности всех блоков СА.
Оценка влияния при разносе частот рабочего и мешающего сигналов
Программа автоматически определяет размер программы-инициализатора и основной программы RecDSP. Данные об этом располагаются в начальном загрузчике.
Все программы содержат начальные загрузчики по 96 байт (32 команды ADSP), в которых и записаны длины всех программ. В 92-ом байте начального загрузчика находится старший байт и в 93-ем байте младший байт (считаем байты с первого байта) общей длины программы. Общая длина программы измеряется в байтах. В 95-ом и 96-ом байтах располагается длина памяти программ, записанная в словах ADSP - 3 байта.
Режим загрузки для троек процессоров для всех плат одинаков, поэтому в тексте используется термин "основной процессор" и термин "дополнительный процессор". Далее описан процесс загрузки процессоров.
В первую очередь происходит загрузка начального загрузчика программы инициализатора. Данная загрузка происходит автоматически из FLASH-памяти, это определяется режимом начальной загрузки процессоров ADSP (PFO=PF1=PF2=LOW). Процессор считывает, используя механизм прямого доступа к памяти с байтовой организацией BDMA - 32 слова в память программ, начиная с адреса 0, и передает управление загруженной программе. Данная программа реинициализирует BDMA и загружает, если необходимо память данных инициализатора, и память программ инициализатора, после чего передает ей управление.
Программа-инициализатор устанавливает флаг разрешения доступа к FLASH-памяти. После этого программа читает FLASH-память и определяет размер программы-инициализатора, см. пункт 3 Начальный загрузчик. После этого становится известен адрес, где находится длина программы для процессора Exl_DSP. Программа переходит к загрузке первого дополнительного процессора.
Далее считываются четыре байта, содержащие длину программы LenEx 1 для первого дополнительного процессора. Длина программы записана во FLASH-память в байтах. После чего выполняется следующая последовательность действий: - читается байт из FLASH-памяти ; - проверяется бит 1 регистра CTRL_REG на равенство 0, что обозначает готовность первого дополнительного процессора; - записывается байт по адресу WR_DSPtop, грузится байт в первый дополнительный процессор; - далее подсчитывается контрольная сумма; - все выполняется до тех пор, пока не загрузим Lcnl байт. После этого считывается контрольная сумма и сравнивается с вычисленным значением. В случае не совпадения контрольной суммы процесс загрузки прерывается. Затем по адресу WR_DSPtop записывается 0 для запуска процессора. Аналогичным образом выполняется инициализация и запуск второго процессора. Переходим к последнему действию программы-инициализатора. Основная программа не может использовать стандартный начальный загрузчик, т.к. он не располагается с нулевого адреса во Flash-памяти, поэтому программа-инициализатор выполняет эту функцию. Программа продолжает считывать данные из Flash-памяти. Пропускается начальный загрузчик основной программы mainDSP. Из 92-ого и 93-его байт считывается общая длина программы и данных LenPRG mainDSP в байтах, а из 95-ого и 96-ого длина памяти программ LenPmPRG в программных словах ADSP (3 байта). Рассчитывается длина инициализируемой памяти данных LenDmPRG в словах данных ADSP (2 байта) по формуле: LenDmPRG = 3 LenPRG - LenDmPRG Далее, если длина инициализируемой памяти данных не равна нулю, то производится инициализация BDMA, загружается новое содержание памяти данных. При этом используется режим BDMA без перезагрузки. После этого ожидаем прихода прерывания по окончанию BDMA, операция idle. После этого инициализируем BDMA на загрузку из Flash-памяти новой памяти программ. При этом используем режим BDMA с перезагрузкой, т.е. после окончания BDMA управление переходит к новой программе RecDSP. Аналогичным образом происходит начальная загрузка других многопроцессорных блоков СА. Данное оборудование является необслуживаемым, срок службы составляет не менее 10 лет. Реальный срок службы оборудования находящегося в эксплуатации на сегодняшний день составляет 20-30 лет. Вследствие этого особые требования предъявляются к надежности его функционирования. Кроме того, условия эксплуатации являются тяжелыми из-за воздействия электромагнитных помех на окончания аппаратуры (интерфейс к линии связи, телефонные окончания, окончания модемов телемеханики). Данные воздействия не должны приводить к «зависанию» оборудования и вмешательству оператора.
Для контроля работы плат (контроль интерфейса, кодеков, последовательности выполнения программы) используются слова, передаваемые по интерфейсу CheckGen, CheckTrm и т.д. Слова передаются последовательно от платы к плате по кольцу контроля работоспособности Gen - Rec — Trm — PVU — AK - TM_DSP на AK - Gen. Плата принимает данные с интерфейса, устанавливает бит соответствующий данной плате (при условии нормального функционирования) и передает его по кольцу. Установка контрольного бита происходит в программе основных вычислений, что гарантирует попадание программы в место основных вычислений. Плата генератора Gen анализирует правильності» приема контрольного слова CheckAK. Если контрольное слово не совпадает, то плата генератора останавливает интерфейс записью единицы в четвертый бит в управляющее слове.
