TWI671235B - 具有可配置串列埠之裝置 - Google Patents

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TWI671235B
TWI671235B TW104142287A TW104142287A TWI671235B TW I671235 B TWI671235 B TW I671235B TW 104142287 A TW104142287 A TW 104142287A TW 104142287 A TW104142287 A TW 104142287A TW I671235 B TWI671235 B TW I671235B
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Abstract

一種用於飛機的裝置接收及發送關於該飛機的資料。該裝置包括至少一個串列介面、記憶體位置、在該記憶體位置中所儲存的複數個介面協定及與該記憶體位置通訊的邏輯。該邏輯被配置成依據在該串列介面的資料以該複數個介面協定的至少一者加以編碼。

Description

具有可配置串列埠之裝置
本發明關於一種用於飛機的接收及發送關於該飛機的資料之裝置。
現代飛機通常包括一或更多航空電子子系統，其服務關於該飛機的操作的各種功能。範例性航空電子子系統可包括用以協助診斷或預測該飛機中的故障之機上維護系統(OMS)或健康監測或綜合載具健康管理(IVHM)系統、以及用以協助飛行計畫管理的飛行管理系統(FMS)。此種系統通常在經由串列介面接收及發送資料的裝置中被體現。現代飛機通常使用各種協定以供發送資料。例如，RS-422為一種指明數位發信電路的電特性的技術標準；RS-485為一種定義平衡數位多點系統中的驅動器及接收器的電特性之技術標準；及ARINC-717為一種在用於記錄的飛行資料的獲得物中描述航空電子設備的形式、適合、及功能之工業標準。
在一個態樣中，本發明的實施例關於一種用於飛機的接收及發送關於該飛機的資料之裝置。該裝置包括至少一個串列介面、記憶體位置、在該記憶體位置中所儲存的複數個介面協定以及與該記憶體位置和該至少一個串列介面通訊的邏輯。該邏輯被配置成依據在該至少一個串列介面的資料以該複數個介面協定的至少一者加以編碼。
10‧‧‧飛機
12‧‧‧推進引擎
14‧‧‧機身
16‧‧‧駕駛艙
18‧‧‧機翼組件
20‧‧‧飛機系統
20A‧‧‧導航系統
20B‧‧‧飛行控制系統
20C‧‧‧推進系統
22‧‧‧控制器
24‧‧‧記憶體
26‧‧‧串列輸入/輸出裝置
30‧‧‧健康管理單元
32‧‧‧飛行管理系統
36‧‧‧通訊鏈接
36A‧‧‧ACARS系統
36B‧‧‧SATCOM系統
38‧‧‧串列介面
40‧‧‧額外串列介面
41‧‧‧地面站
在圖式中：第1圖為在其中本發明的實施例可被實施的飛機的透視圖。
第2圖為依據本發明實施例之發送及接收串列資料的航空電子系統的圖示。
第1圖示意性描繪飛機10，其可執行本發明的實施例且可包括被耦合至機身14的一或更多推進引擎12、位於機身14中的駕駛艙16、及從機身14向外延伸的機翼組件18。儘管商用飛機已經被示出，被考慮的是本發明的實施例可被使用於任何類型的飛機中，例如但不限於固定翼、旋轉翼、火箭、私人飛機、及軍用飛機。
使飛機10能夠正確操作的複數個飛機系統20 也可被包括於飛機10中，還有一或更多電腦或控制器22，其可被操作耦合至複數個飛機系統20以控制它們的操作。儘管只有單一控制器22已經被示出，被考慮的是任何數量的控制器22可被包括於飛機10中。在此種情況中，控制器22也可被連接於飛機10的其他控制器。控制器22可包括或被關聯於任何合適數量的個別微處理器、電源供應、儲存裝置、介面卡、自動飛行系統、飛行管理電腦、及其他標準組件。例如，控制器22可包括記憶體24，記憶體24可包括隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、或一或更多不同類型的可攜式電子記憶體，諸如光碟、DVD、CD-ROM等、或這些類型的記憶體的任何合適組合。控制器22也可包括一或更多處理器，其可執行任何合適程式。控制器22可包括被設計成實行飛機10的操作所需要之各種方法、處理工作、計算、及控制/顯示功能的任何數量的軟體程式或指令或與其合作。控制器22被示出成與複數個飛機系統20通訊且被考慮的是控制器22可能有助於操作飛機系統20且可能接收來自飛機系統20的資訊。控制器22可為飛行管理系統(FMS)、健康管理系統(HMS)等的一部分。
進一步而言，健康管理單元30已經被示出為被包括於飛機10內。健康管理單元30也可被操作耦合至任何數量的複數個飛機系統20及/或控制器以接收來自其中的資訊。儘管示出為被包括於控制器22中，健康管理單元30也可能與控制器22分離或可能為諸如整合模組航 空電子設備(integrated modular avionics)、機上維護系統、飛行資料記錄器等之航空電子系統的任一者的一部份。健康管理單元30可收集或接收資訊、決定嚴重故障或潛在的災難事件、集合正常可能不會被收集的資料、及經由對一或更多非機上介面的出入口來發送此種資料。
健康管理單元30可在任何合適軟體或硬體中被實施。例如，健康管理單元30可包括通用運算裝置，其呈現包括處理單元、系統記憶體、及系統匯流排(其耦合包括該系統記憶體的各種系統組件至該處理單元)的電腦之形式。該電腦可被配置成決定在該飛機的飛行期間之潛在的災難事件、集合表示在決定潛在的災難事件時該飛機操作狀態的報告之資料以及控制在該飛機的飛行期間發送來自該飛機的已集合資料。該電腦也可從該已集合的資料準備預先定義的報告且發送它。該電腦可從該飛機及非機上資料介面擷取資料用於指出該飛機操作狀態的該預先定義報告。
健康管理單元30可包括具有用於報告飛機10的嚴重故障資訊及發送來自飛機10的資訊之可執行指令集的一或更多電腦程式的全部或一部分。該程式可包括電腦程式產品，其可包括用於載送或具有被儲存於其上的機器可執行指令或資料結構的機器可讀取媒體。此種機器可讀取媒體可為任何可用媒體，其可由通用或專用電腦或具處理器的其他機器所存取。一般而言，此種電腦程式可包括例行程序、程式、物件、組件、資料結構、演算法等， 其具有施行特定工作或實施特定抽象資料類型的技術效果。機器可執行指令、相關的資料結構、及程式表示用於執行如此處所揭示之資訊交換的程式碼之實例。機器可執行指令可包括例如指令及資料，其造成通用電腦、專用電腦、或專用處理機器施行某一功能或一組功能。
控制器22及/或健康管理單元30可被通訊耦合至任何數量的通訊鏈接36以轉移資料進出飛機10。替代地，健康管理單元30的電腦可包括通訊管理模組，配置成根據頻寬、可用性、或目前利用率來決定將多個無線電的何者使用於轉移該資料。被考慮的是，通訊鏈接36可為無線通訊鏈接且可為能夠與其他系統和裝置無線鏈接的任何種類的通訊機制且可包括但不限於封包無線電、衛星上行鏈、無線保真(WiFi)、WiMax、藍芽、ZigBee、3G無線信號、分碼多工存取(CDMA)、無線信號、全球行動通訊系統(GSM)、4G無線信號、長期演進(LTE)信號、乙太網路、或其任意組合。也將被理解的是，特定類型或模式的無線通訊對本發明的實施例不是關鍵性的，且之後開發的無線網路當然被考慮為在本發明實施例的範圍內。進一步而言，通訊鏈接36可包括包括語音、ACARS-類比、ACARS-數位、SATCOM、蜂巢式等的一或更多無線電。通訊鏈接36可容許在地面站41或藉由諸如衛星的非地面站(未顯示)與地面管制器或航空公司營運中心通訊。進一步而言，儘管只有一個地面站41已經被示出，將被理解的是，該飛機可藉由利用通訊鏈接 36與多個地面站41通訊。
在操作期間，健康管理單元30可利用來自複數個飛機系統20的輸入。藉由非限制性實例，健康管理單元30可被預先配置成辨識被視為潛在災難的關鍵事件。隨著健康管理單元30監測飛機10及它的系統20，在偵測災難事件時，健康管理單元30可開始建立對任何數量的機上系統20(包括藉由非限制性實例的健康管理系統及導航系統)的連接及透過通訊鏈接36對非機上資料的連接並且集合關於操作資料的資料、位置資料、及關於飛機10的關鍵資料。例如，健康管理單元30可集合該飛機狀態、位置、及該故障性質的預先配置的摘要報告。健康管理單元30可接著經由通訊鏈接36發送該已集合的資料或可控制該資料的發送以供地面站41接收。健康管理單元30可在飛行的期間繼續廣播該報告或該報告的更新版本及/或廣播直到通訊不再可用。健康管理單元30可被配置成隨著來自飛機10中的系統20的單件資訊辨識潛在的災難事件或者隨著需要被健康管理單元30聚集之事件的組合來辨識飛機10處於潛在的災難狀態。
將被理解的是，可實施本發明實施例的環境之細節被陳述以便提供此處所述技術的徹底理解。然而將對熟習本技藝之人士明顯的是，該範例性實施例可在沒有這些特定細節的情況下被實行。該範例性實施例參照圖式加以描述。這些圖式示出實施此處所述模組或方法、或電腦程式產品的特定實施例的某些細節。然而，該圖式不應 被詮釋成施加可能存在於該圖式中的任何限制。該方法及電腦程式產品可被提供於用於完成它們的操作的任何機器可讀取媒體上。該實施例可藉由使用現有的電腦處理器、或由為此或另一目的所併入的專用電腦處理器、或由硬線系統加以實施。
如以上所提到，此處所述的實施例可包括一種電腦程式產品，包含用於載送或具有被儲存於其上的機器可執行指令或資料結構的機器可讀取媒體。此種機器可讀取媒體可為任何可用媒體，其可由通用或專用電腦或具處理器的其他機器所存取。藉由實例，此種機器可讀取媒體可包含RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置、或可被用來載送或儲存呈現機器可執行指令或資料結構的形式的所需程式碼以及可由通用或專用電腦或具處理器的其他機器所存取之任何其他媒體。在資訊經由網路或另一通訊連接(無論是硬線、無線、或硬線或無線的組合)被轉移或提供至機器時，該機器適當地將該連接視為機器可讀取媒體。因此，任何此種連接被適當地稱為機器可讀取媒體。以上的組合也被包括於機器可讀取媒體的範圍內。機器可執行指令包含例如指令及資料，其造成通用電腦、專用電腦、或專用處理機器施行某一功能或一組功能。
實施例可由包括諸如程式碼的機器可執行指令的程式產品加以實施，例如呈現由網路環境中的機器所執行的程式模組的形式。一般而言，程式模組包括例行程 序、程式、物件、組件、資料結構等，其具有施行特定工作或實施特定抽象資料類型的技術效果。機器可執行指令、相關的資料結構、及程式模組表示用於執行此處所揭示之方法步驟的程式碼之實例。此種可執行指令或相關的資料結構之特定順序表示用於實施此種步驟中所述的功能之對應動作的實例。
實施例可在網路環境中藉由使用對一或更多具有處理器的遠端電腦的邏輯連接加以實行。邏輯連接可包括本地區域網路(LAN)及廣域網路(WAN)，其藉由實例且非限制而被呈現於此。此種網路環境為辦公室範圍或企業範圍的電腦網路、內部網路及網際網路中尋常的事且可使用各種不同通訊協定。那些熟習本技藝之人士將理解的是，此種網路運算環境將通常包含許多類型的電腦系統配置，包括個人電腦、手持式裝置、微處理器系統、基於微處理器或可程式化消費性電子裝置、網路PC、迷你電腦、主機電腦、及相似者。
實施例也可在分佈式運算環境中中被實行，此處工作由透過通訊網路被鏈接(無論藉由硬線鏈接、無線鏈接、或藉由硬線或無線鏈接的組合)的本地及遠端處理裝置加以施行。在分佈式運算環境中，程式模組可位於本地及遠端記憶體儲存裝置兩者中。
提供輸入資料給健康管理單元30的複數個飛機系統20可經由複數個串列資料協定的一者來通訊。那就是，各個飛機系統20可沿著通訊頻道或匯流排一次一 個位元依序地發射資料。定義該串列通訊的格式(包括沿著該串列通訊頻道所發送之訊息的語法、語義及同步化)形成該通訊協定。範例串列資料協定包括但不限於RS-422發送、RS-422接收、RS-485、ARINC-717接收、ARINC-717發送等。飛機10可包括飛機系統20或通訊鏈接36，其藉由超過一個串列資料協定來通訊。所以，健康管理單元30可能需要經由以多個串列資料協定所發送的串列輸入/輸出(I/O)裝置26來輸入或輸出資料。額外地，安裝於不同飛機中的健康管理單元可需要與不同串列資料協定的相容性。為了適應飛機中所使用的所有協定，用於航空電子子系統的裝置可包括用於各個協定的自訂介面。各個自訂介面可需要個別及獨立的電路，其增添飛機設計的成本及重量。
依據實施例，第2圖為包括裝置的航空電子子系統的圖示，該裝置發送及接收已支援串列介面協定為可配置的串列資料。該裝置可被配置成視該實施方式發送、接收或發送及接收資料。用於發送及接收串列資料的裝置包括被連接至記憶體24中的位置的串列I/O裝置26。該裝置包括至少一個串列介面38。記憶體24中的該位置包括複數個串列介面協定，其任一者為可編碼作為無論是輸入、輸出或兩者。
如所示，串列介面38可被配置成對串列資料是僅輸入但可包括一或更多額外串列介面40，諸如僅輸出連接。串列介面38可為雙向，那就是，配置成用於串 列輸入及輸出資料兩者，但替代地可為一個方向，那就是，配置成僅用於串列輸入或僅用於串列輸出。與記憶體24中的該位置通訊的邏輯可被配置成編碼依據輸入介面協定在串列介面38所接收的資料。類似地，與記憶體24中的該位置通訊的邏輯可被配置成編碼依據輸出協定在串列介面40所發送的資料。
串列I/O裝置26中的已編碼邏輯可將資料從已編碼輸入介面協定轉譯至已編碼輸出介面協定。該已編碼輸出協定可能與該已編碼輸入協定不同。替代地，該已編碼輸出協定可能與該已編碼輸入協定相同，藉此串列I/O裝置26當作對該串列資料訊息的穿越通道。串列I/O裝置26可當作多個串列介面且可包括多個輸入或多個輸出，各獨立配置成編碼個別串列協定。串列I/O裝置26較佳為現場可程式化閘陣列(FPGA)，雖然其他可配置硬體解決方案可包括可配置處理器。
為了將資料從輸入協定轉換至輸出協定，該已編碼邏輯可包括依據如由各別協定所規定的電特性值來轉譯該資料。例如，雖然類似，RS-485及RS-422規格包括關於它們的共模電壓範圍與接收器輸入電阻的電差異。串列I/O裝置26中所編碼的邏輯可在將資料流從輸入轉譯至輸出頻道時補償這些電差異。此外，用於該協定的已編碼邏輯可包括在形成該輸入與輸出協定間的差異的其他方面之間轉譯。例如，串列I/O裝置26可能需要引入調控器或緩衝器以在該不同協定固有的不同資料率之間補 償。錯誤檢查程序、資料冗餘檢查及交握協商可能需要從資料流添加或移除，取決於串列I/O裝置26中所編碼之不同的串列資料輸入及輸出協定的要求。
在安裝串列I/O裝置26的期間，真值表可被配置於該記憶體位置中，該記憶體位置致能用於串列介面38的輸入以及用於串列介面40的輸出協定的編碼。以此方式，該已編碼輸入協定及該已編碼輸出協定可在該記憶體位置中被預先決定。替代地，串列I/O裝置26可包括額外能力以根據該進入的資料來自動決定該輸入串列協定。
在一個應用中，該裝置包括硬體電路，其包括對外部通訊頻道的二針腳連接器。執行軟體程式的處理器呈現與該硬體電路通訊且選擇用於該通訊頻道的介面協定。例如，該介面協定可被選擇作為下列列表的一者：終止被啟用的RS-422接收
終止被停用的RS-422接收
終止被停用的RS-422發送
ARINC 717 Harvard Bi-Phase接收
ARINC 717 Harvard Bi-Phase發送。
在此應用中，術語「終止」意指該盒連接器(box connector)上的二個針腳間的100-ohm電阻，「接收」意指來自對該二針腳連接器的外部佈纜的輸入信號且「發送」意指從該裝置送出至該二針腳連接器上的外部佈纜的輸出信號。「Harvard Bi-Phase」為ARINC 717中所 描述之選項的一者。
在另一應用中，串列I/O裝置26可被配置作為健康管理系統的一部份，藉此來自各種飛機系統的資料被引導至控制器22且被串列I/O裝置26與至少一個串列介面38介接。例如，資料可能來自航空電子系統包括導航系統20A、飛行控制系統20B或推進系統20C。該資料可被轉譯至健康管理單元30可讀取的協定。從該健康管理系統的控制器22所輸出的資料可由串列I/O裝置26轉譯至一或更多輸出協定且從至少一個輸出介面40發出。例如，串列I/O裝置26的輸出可被耦合至諸如ACARS系統36A或SATCOM系統36B的一或更多通訊鏈接以轉送來自該飛機的資料。
雖然在飛機健康管理系統的情境中呈現，串列I/O裝置26可在串列資料必需在子系統之間發送的任何飛機系統或子系統中被實施，尤其是資料發送或接收子系統可採用各種串列資料協定。以此方式，串列I/O裝置26可能同樣地可應用至飛行管理系統32或飛行資料記錄系統(未顯示)。額外地，雖然記憶體24中的該位置可能是與串列I/O裝置26分離的組件，它可直接與串列I/O裝置26整合。
上述實施例的技術效果包括該可配置串列介面，容許一個單元級介面經由各種協定來通訊而無需傳統實體介面固有的額外硬體針腳及額外單元重量。額外地，該航空電子子系統容許任何數量的介面被全部支援，同時 將實體互連的數量以及因此該重量保持最小。該實施例的可配置性提供靈活性給客戶他們飛機系統的介面同時保持組件小而輕便。
此書面說明使用實例來揭示本發明，包括最佳模式，且也使任何熟習本技藝之人士能夠實行本發明，包括做出及使用任何裝置或系統以及施行任何合併的方法。本發明的可專利範圍由申請專利範圍所定義，且可包括熟習本技藝之人士想到的其他實例。此種其他實例意圖在申請專利範圍的範疇內，若它們具有與申請專利範圍的字面語言沒有不同的結構元素、或若它們包括與申請專利範圍的字面語言無實質差異的等效結構元素。

Claims (14)

  1. 一種用於飛機的接收及發送關於該飛機的資料之裝置，包含：至少一個串列介面；記憶體位置；在該記憶體位置中的複數個介面協定；及邏輯，與該記憶體位置及該至少一個串列介面通訊，且配置成依據在該至少一個串列介面的資料以該複數個介面協定的至少一者加以編碼。
  2. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該至少一個串列介面包括至少一個串列輸入且該複數個介面協定包括至少一個輸入協定。
  3. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該至少一個串列介面包括至少一個串列輸出且該複數個介面協定包括至少一個輸出協定。
  4. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該至少一個串列介面包括至少一個串列輸入及至少一個串列輸出。
  5. 如申請專利範圍第4項的裝置，其中在該記憶體位置中的該複數個介面協定包括複數個輸入協定及複數個輸出協定。
  6. 如申請專利範圍第5項的裝置，其中該邏輯依據選定的輸出協定發送資料。
  7. 如申請專利範圍第5項的裝置，其中該邏輯將資料從選定的輸入協定轉譯至選定的輸出協定，此處該選定的輸出協定與該選定的輸入協定不同。
  8. 如申請專利範圍第5項的裝置，其中選定的輸入協定與選定的輸出協定相同。
  9. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該複數個介面協定中之一者根據在該至少一個串列介面的該資料加以自動選擇。
  10. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該複數個介面協定中之至少一者在該記憶體位置中加以預先決定。
  11. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該裝置為航空電子子系統，其為健康管理系統、飛行管理系統或飛行資料記錄系統的一者。
  12. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該邏輯包含現場可程式化閘陣列(FPGA)。
  13. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該複數個介面協定包括RS-422接收、RS-485及ARINC-717接收。
  14. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中該複數個介面協定包括RS-422發送、RS-485及ARINC-717發送。
TW104142287A 2014-12-30 2015-12-16 具有可配置串列埠之裝置 TWI671235B (zh)

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