CN102566414A - 一种减小分布式多余度控制系统传输时延的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于分布式多余度控制系统通信技术。涉及分布式多余度控制系统通信技术的改进方法。其特征在于，通过事先规划总线时间窗口的方法，统筹考虑分布式控制系统中各设备的功能特点和时序安排，保证在一个总线周期内完成主处理器与机载设备之间的信号传输。增加数据传输的及时性，减小分布式多余度控制系统数据传输的时延，从而保证整个系统的实时性。

Description

一种减小分布式多余度控制系统传输时延的方法

技术领域

本发明属于分布式多余度控制系统通信技术。涉及分布式多余度控制系统通信技术的改进方法。 

背景技术

现有的电传飞控系统的布局多为集中式结构，即机载设备与计算机直接相连，机载设备与处理器之间的数据接收和发送通过任务触发方式进行，当接收和发送任务被调度时才能进行数据传输，受任务数量和优先级的影响较大。集中式结构过分依赖于中心处理器，无法完成及时的信息处理和准确有效的决策与控制，处理器易成为系统设计瓶颈；同时集中式控制结构明显缺乏设计更改和改型所需要的灵活性和可维护性。 

采用分布式并行结构是飞行控制系统发展的必然趋势。其特点是处理器模块和分系统在物理位置上是分布的，机载设备与总线接口板直接相连，处理器模块完成计算和控制功能，总线接口板完成处理器与机载设备之间的数据通信。 

由于分布式多余度飞控系统中各功能板是异步运行的，采用传统的任务触发方式进行数据交换，数据收发时刻不能确定，导致信号传输不及时，时延大，影响整个系统的实时性，不利于分布式控制系统的信号传输和控制计算。 

发明内容

本发明的目的是：提出一种减小分布式多余度控制系统传输时延的方法。 

本发明的技术方案是：一种减小分布式多余度控制系统传输时延的方法，其特征在于，包括如下步骤： 

第一，多余度飞控计算机通道间和计算机通道内各功能模块基于同步的时钟源，该时钟源由串行背板总线周期性产生，周期为T。同步的时钟源由计算机内指定功能板产生，按照多余度计算机同步方法(高握手和低握手方式)每周期实现计算机通道间指定功能板的同步，同步后由指定功能 板产生定时中断，中断源直接引入总线接口板和处理器模块的中断控制器，保证总线接口板与主处理器处于同步状态； 

第二，总线接口板在每个总线周期T内，中断产生后，进入相应的中断服务程序，清除背板总线定时中断，关闭本地定时中断，校准本地时钟，清除定时器计数值，然后打开本地定时中断； 

第三，数据发送：处理器模块从总线缓冲区采集数据时刻为t0，实测处理器模块完成对余度设备信号进行交叉传输、余度管理、控制律计算的时间为t1，实测将计算好的数据放在总线缓冲区的时间为t2，考虑数据传输的时间余量要求(不低于20％)，增加时间余量t3，计算出发送时刻为T1，T1≥t1+t2+t3，总线接口板在T1时刻启动GJB289A总线BC-RT的数据发送，将数据发送至机载设备； 

第四，数据接收：根据GJB289A总线数据传输速率，实测发送所有信号所需要的时间t4，增加传输时间余量t5，则可以确定计算机接收数据时刻为T2≥T1+t4+t5，实测数据接收时间为t6，实测将接收的数据放在总线缓冲区的时间为t7，数据传输在周期T内完成，因此T2+t6+t7≤T，总线接口板在T2时刻启动GJB289A总线BC-RT的数据接收，接收机载设备数据，上传至处理器模块。 

本发明的优点是：通过事先规划总线时间窗口的方法，保证在一个总线周期内完成主处理器与机载设备之间的信号传输。减小分布式多余度控制系统数据传输的时延，保证了整个系统的实时性。 

附图说明

图1：系统连接示意图 

图2：时间窗口规划示意图 

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。 

分布式多余度飞控系统连接关系见图1所示，主飞控计算机PFC采用4余度配置的体系结构方案，4余度主飞控计算机与4余度机载设备 ACE通过GJB289A总线连接，主飞控计算机为BC，ACE为RT，每个PFC以ARINC-659串行背板总线为核心，处理器模块和总线接口板以资源的方式挂接ARINC-659总线，总线时间窗口规划见图2，总线接口板按ARINC-659总线时间窗口规划进行GJB289A总线的数据传输，具体实施步骤如下： 

1.多余度飞控计算机通道间和计算机通道内各功能模块基于同步的时钟源，由串行背板总线周期性产生，周期为T＝25ms； 

2.在每个总线周期T内， 

中断服务程序中，首先清除ARINC-659总线中断，关闭本地定时器中断，然后重新设置本地时钟时钟分辨率，产生1ms定时中断，清除定时器计数值g-timer-count＝0，最后打开定时中断。在1ms定时器中断程序内，定时器计数值累加，g-timer-count++； 

3.数据发送：处理器模块读数据缓冲区时刻为t0，t0为1ms，t1为12ms，t2为200us，考虑数据传输的时间余量要求(不低于20％)，t3为0.6ms，计算出发送时刻为T1，T1≥t1+t2+t3，置T1＝13ms，当定时器计数值g-timer-count＝＝13时，总线接口板启动GJB289A总线BC-RT的数据发送，将数据发送至机载设备ACE，需要发送的数据量：66双字(32位字长)。若采用传统方法，在处理器模块读数据和总线接口板发送时均可能产生一个T的延时； 

4.数据接收：t4为3ms，增加传输时间余量t5为0.8ms，则可以确定计算机接收数据时刻为T2≥T1+t4+t5，T2＝17，数据接收时间为t6，t6为3.3ms，t7为300us，需要接收的数据量：82双字(32位字长)。若采用传统方法，在总线接口板上传数据至处理器模块可能产生一个T的延时； 

采用本发明的方法机载设备ACE信号从发送经处理器处理完毕再接收到的最大时延为46ms，采用传统方法的最大时延为121ms，可将最大传输时延减小三个周期75ms。 

Claims (1)

1.一种减小分布式多余度控制系统传输时延的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一，多余度飞控计算机通道间和计算机通道内各功能模块基于同步的时钟源，该时钟源由串行背板总线周期性产生，周期为T。同步的时钟源由计算机内指定功能板产生，按照多余度计算机同步方法(高握手和低握手方式)每周期实现计算机通道间指定功能板的同步，同步后由指定功能板产生定时中断，中断源直接引入总线接口板和处理器模块的中断控制器，保证总线接口板与主处理器处于同步状态；

第二，总线接口板在每个总线周期T内，中断产生后，进入相应的中断服务程序，清除背板总线定时中断，关闭本地定时中断，校准本地时钟，清除定时器计数值，然后打开本地定时中断；

第三，数据发送：处理器模块从总线缓冲区采集数据时刻为t0，实测处理器模块完成对余度设备信号进行交叉传输、余度管理、控制律计算的时间为t1，实测将计算好的数据放在总线缓冲区的时间为t2，考虑数据传输的时间余量要求(不低于20％)，增加时间余量t3，计算出发送时刻为T1，T1≥t1+t2+t3，总线接口板在T1时刻启动GJB289A总线BC-RT的数据发送，将数据发送至机载设备；

第四，数据接收：根据GJB289A总线数据传输速率，实测发送所有信号所需要的时间t4，增加传输时间余量t5，则可以确定计算机接收数据时刻为T2≥T1+t4+t5，实测数据接收时间为t6，实测将接收的数据放在总线缓冲区的时间为t7，数据传输在周期T内完成，因此T2+t6+t7≤T，总线接口板在T2时刻启动GJB289A总线BC-RT的数据接收，接收机载设备数据，上传至处理器模块。

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