2.Разработка структурной схемы контроллера Типы разрабатываемых контроллеров-имитаторов

Каждый контроллер по специфике работы и типу формируемого сигнала относится к одной из следующих групп:

• имитаторов сигналов поверхностной волны (для краткости  имитаторов типа F). Имитаторы этой группы управляют дополнительной частотой (Frequency) повторения сигнала ВЩ или ВМ станции в пределах одной заранее заданной основной частоты;

• имитаторов сигналов пространственной волны (для краткости  имитаторов типа D). Имитаторы этой группы работают на фиксированной заранее установленной частоте повторения, но с переменной задержкой (Delay) излучения сигнала, что соответствует различным расстояниям от станции или характеристикам отражения сигнала в зоне пространственной волны. Возможны варианты с многократным отражением. Мы будем рассматривать сигналы, полученные суперпозицией поверхностной волны (с переменной задержкой) и многократно отраженной пространственной, (тип 2D), причем отраженная волна будет иметь фиксированную задержку;

• контроллеров диагностики и контроля функционирования системы (типа G). Эта группа контроллеров предназначена для контроля правильности функционирования аппаратуры и программного обеспечения самого контроллера (diaGnostic) и правильности передачи информации по каналу «ПК  имитатор» (тип G2);

• контроллеров управления амплитудой сигнала, поступающего на формирователь реального навигационного сигнала, относятся контроллеры типа A;

• контроллеров, в которых исследуется возможность цифрового формирования РН сигнала, относятся контроллеры DG (DiGital);

• формирователей помех (группа N  Nouse). Контроллеры имитаторов этой группы в курсовом расчете не рассматриваются.

Каждому контроллеру внутри заданного типа присвоен индивидуальный номер, задается основная частота, признак ВЩ/ВМ и фазовый код генерируемого сигнала и некоторые обязательные для использования аппаратные средства. Эти параметры указываются в задании на курсовой расчет.

2.1.Схемы алгоритмов функционирования контроллеров

Контроллеры общего типа. Схемы алгоритмов функционирования контроллеров типов (F, D, 2D, A, DG) во многом подобны, различия заключаются в программировании начальной задержки и паттерна временной последовательности. Схема алгоритма представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.2. Схема алгоритма функционирования имитатора-контроллера

Каждый имитатор-контроллер после выполнения диагностирования (блок 1), получения сообщения о работоспособности аппаратуры и программного обеспечения и последующей инициализации (блок 2) ожидает получения пакета управления (блок 3).

Контроллер принимает все пакеты управления, выделяет свой и выполняет настройку параметров своего сигнала в соответствии с полученными указаниями в пределах ограничений каждой группы (см. 2.1). После подготовки контроллера к функционированию в указанном режиме он выдает ответный сигнал «Готов» (блок 4) на ПК (индивидуальный номер контроллера), чем подтверждает готовность начать работу.

При получении команды «Старт» (блок 5) через фиксированный временной интервал (1000 мкс для группы F и 1000 мкс плюс индивидуальное время настройки для группы D) запускает режим генерации временного паттерна (рис. 2.2) и начинается передача разнополярных импульсных сигналов в аналоговый блок для формирования навигационных сигналов (блок 7).

Рис. 2.3. Временная диаграмма запуска режима генерации временного паттерна РН-сигналов

На временной диаграмме рис. 2.2 введены обозначения: T_повт – период повторения пачек сигналов (численные значения, использованные в курсовом расчете приведены в табл. 2.2); T_AB – кодовая задержка, вводимая в сигналы ВМ станций (обычно задается в тысячах мкс); T_распр – задержка сигнала, поступающего в точку приема пространственной волной.

В течение всего времени генерировании навигационного сигнала контроллер должен следить за поступлением очередного пакета управления (блок 7) и при его появлении прекращать генерацию и подготовиться к настройке на новый режим работы (переход на блок 2).

Контроллеры типа G. Схема алгоритма контроллера типа G представлена на рис. 2.3.

Контроллеры этого типа предназначены для диагностирования функционирования аппаратуры перед началом работы. В состав тестов диагностики входят:

• проверки правильности сохранения программы в памяти типа ROM, которая предполагает вычисление контрольной суммы (КС) кодов, записанных в память и сравнение ее с ранее вычисленным значением;

• проверки работоспособности памяти типа RAM, путем использования одного из вариантов тестирования памяти путем записи некоторого паттерна и сравнения его при последующим чтении;

• Рис. 2.4. Схема алгоритма диагностики работоспособности аппаратуры контроллера

  проверки функционирования контроллера прерывания путем формирования и передачи параметров между ППОП и основной программой.

Прохождение всех тестов (блоки 1...6) свидетельствует о правильном функционировании аппаратуры, сохранности программного обеспечении и возможности начать работу в составе имитатора РН-сигнала. Ошибка в прохождении какого-либо из тестов должна быть зафиксирована выводом сообщения на индикаторное устройство.

Замечание. Вывод сообщений об ошибках (блоки 7...9) должен предполагать статический режим работы индикаторного устройства, что в общем случае соответствует выводу единого изображения на все разряды индикаторов (подробнее в 3.6).

Выбранная иерархия тестов предполагает, что в блоках 1 и 3 не могут быть использованы ПП, а в блоке 1 не должно быть обращений к памяти типа RAM.

Контроллеры типа G2. Схема алгоритма контроллеров типа G2 представлена на рис. 2.4. Эта схема имеет много общего со схемой, представленной на рис. 2.1 (она может использовать общие ПП), но имеются и отличия. Главное отличие заключается в том, что программа должна принимать все пакеты управления без различия «Свой/чужой» и проверять правильность состава пакета. Учитывая, что пакет управления содержит 6 полей, из которых 5 – информационные, в программе должно быть организовано 5 счетчиков (cnt1, …, cnt5), которые фиксируют ошибки по полям:

Рис. 2.5. Схема алгоритма контроллеров типа G2

cnt1 – счетчик ошибок в правильности приема первого байта управляющего пакета, который определяется типом контроллера (см. 2.5);

cnt2 – счетчик ошибок в правильности приема второго байта управляющего пакета, который определяет номер контроллера (в расчете принято, что номер изменяется от 1 до 25);

cnt3 – счетчик ошибок в правильности приема третьего байта управляющего пакета, который задает дополнительную частоту контроллера типа F в пределах определенной основной (в соответствии с табл. 2.2);

cnt4 – счетчик ошибок в правильности приема четвертого байта управляющего пакета, который определяет задержку сигнала контроллера типа D (может находиться в диапазоне 30…255 мкс);

cnt5 – счетчик ошибок в правильности приема пятого байта управляющего пакета, который устанавливает амплитуду сигнала (может изменяться декадами от 10 до 250).

Замечание. Счетчики count и count2 предназначены для счета полей управляющих пакетов и пакетов «Старт». Остальные обозначения будут определены в 6.2.

Последовательность блоков 35 на рис. 2.4 введена для контроля формирования сигнала «Старт». Дело в том, что пакет «Старт» может появиться только после приема по меньшей мере трех пакетов, задающих три станции (счетчик count2, блок 5), и только после этого в схеме алгоритма начинается слежение за появлением пакета «Старт» (блоки 913). После обнаружения сигнала «Старт» (блоки 10, 14, 15) в схеме алгоритма присутствует фрагмент формирования отчета о принятой информации и вывод его на управляющую ПК (16). Отчет используется на ПК с целью анализа ошибок и принятия решения о продолжения работы системы.

Как дополнительная возможность анализа пакетов управления в контроллере этого типа может быть введен еще один счетчик, который подсчитывает ошибки в ответных сигналах контроллеров основного типа (соответствие второго байта пакета управления ответному сигналу контроллера).