Разработка модели беспроводного вычислительного кластера

1.

Минобрнауки России
Юго Западный государственный университет
Кафедра вычислительной техники
Выпускная квалификационная работа по программе бакалавриата на тему:
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ БЕСПРОВОДНОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КЛАСТЕРА
Автор работы: студент группы ВМ- м
Низамиддинов Камиль Яркинович
Научный руководитель: к.т.н., доцент кафедры ВТ
Дюбрюкс Сергей Александрович
Курск 2021 г.

2.

Актуальность работы. Актуальность объясняется востребованностью
устройств сопряжения широко применяемых интерфейсов с интерфейсами
специализированного применения, обладающих гибкой перестраиваемой
конфигурацией
и
характеристиками
по
воздействию
внешних
воздействующих факторов, характерными для бортового оборудования.
Научно-техническая
задача.
Разработка
проекта
устройства-
ретранслятора данных с гибкой архитектурой, допускающей модификацию
протоколов приёма-передачи данных без переразводки платы.
Цель работы. Разработка модуля преобразования потока данных UART от
микропроцессорной системы в потоки данных бортового интерфейса
двухполярного последовательного кода ARINC-429.

3.

Для достижения поставленных в ВКР целей требуется решение
следующих задач:
– ознакомиться с используемыми интерфейсами, произвести техническую
формализацию задачи;
– разработать структурную, функциональную и электрическую схему
модуля устройства;
- разработать протокол приёма-передачи данных, который впоследствии
реализовать на программируемой логике;
– выполнить верификацию полученного логического решения на основе
разработанного теста, использующего логическое кольцо с передатчиков
на приёмник.

4.

Изучение особенностей применяемых интерфейсов
UART
Arinc-429

5.

Реализация сопряжения
по UART
Проблема !
Аналогичная
реализация ARINC-429
затруднительна
Структурная схема
предлагаемого
устройства
Рисунок 3 – Стартовый алгоритм БВК по включению питания

6.

Функциональная схема предлагаемого устройства

7.

Протокол информационного взаимодействия
Формат передаваемых процессором в ретранслятор слов (команда настройки каналов)
Nk_out – номер выходного канала;
Length_NK – длина буфера на приём/передачу;
Mem0_Nk – стартовый адрес буфера FIFO;
Сr_Pointer_Nk – критический указатель для каждого канала. Он определяет предел, после
достижения которого информация из FIFO должна быть выдана в процессор (для приёмника),
или передана по каналу ARINC-429 (для передатчика);
Freq_NK – частота передачи.
Формат передаваемых процессором в ретранслятор слов (данные)
Формат передаваемых в процессор слов

8.

9.

10.

Моделирование работы приёмопередатчика UART на
тестовом примере
Выполнение разработанного теста памяти

11.

Результаты выпускной квалификационной работа по программе бакалавриата:
- Выполнена разработка проекта модуля преобразования передаваемой по UART
информации от микропроцессорной системы в данные специализированного бортового
интерфейса ARINC-429, используемого в авиации;
- Разработана схемно-конструкторская документация на устройство, в том числе
схемы структурная, функциональная и электрическая принципиальная, перечень элементов
на устройство;
- Разработан вариант протокола информационного взаимодействия для
сопряжения процессоров с внешними абонентами Arinc-429, частные алгоритмы,
реализующие протокол;
- Приведённые алгоритмы программируемой логики реализованы в САПР ActiveHDL, где было проведено также имитационное моделирование устройства на разработанных
тестах.
Преимущество разработанного устройства:
-гибкая архитектура, допускающая модификацию протоколов приёма-передачи
данных без переразводки платы, вследствие применения программируемой логики для
реализации всех алгоритмов.