ДИПЛОМНАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:
Анализ алгоритма работы специализированного вычислителя
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в развитии микроэлектроники, как в России, так и за рубежом прошел определенный этап, который позволил по иному посмотреть на проектирование современных радиотехнических приборов.
Возросла сложность приборов, но заметно уменьшились их габариты, что отражает общее развитие микроэлектронной элементной базы. Одну из ведущих ролей стали играть процессорные технологии, широко применяется цифровая обработка.
Современная система регистрации данных - это высокопроизводительный вычислитель, имеющий в своей основе процессор либо контроллер, накопитель информации большого объёма и высокоскоростные интерфейсы связи.
При построении системы регистрации необходимо учитывать все современные тенденции развития микроэлектроники. В первую очередь это микросхемы энергонезависимой памяти большого объёма. Прогресс именно в этой области позволяет построить компактную либо встраиваемую систему регистрации. Последние доступные решения в области микроконтроллеров позволяют применять такие интерфейсы как USB. В качестве основного звена, позволяющего совместить различные по интерфейсам узлы, могут применяться программируемые логические матрицы. Одна такая микросхема заменит десятки дискретных элементов, тем самым резко сокращая размеры системы регистрации. При этом потребляемая мощность будет минимальна и появится гибкость при построении аппаратной части.
1.1 Анализ алгоритма работы специализированного вычислителя
Основным требованием, которое должно соблюдаться при осуществлении сопряжения разрабатываемой системы регистрации входных сигналов и промежуточных результатов обработки сигналов со специализированным вычислителем, является обеспечение штатного функционирования специализированного вычислителя без существенного ухудшения его динамических характеристик (не более 3 %).
В штатной работе специализированный вычислитель проводит измерения высоты и составляющих вектора путевой скорости с частотой 33 Гц. Цикл измерения разбит на два этапа:
- излучение и обработка результатов высотомерного канала;
- излучение и обработка результатов скоростного канала.
На рисунке 1.1 приведена циклограмма функционирования специализированного вычислителя. Из рисунка 1.1 видно, что процесс подготовки пакета скоростного канала, его излучения распределен по трем циклам работы специализированного вычислителя, в то время как выдача массива в разрабатываемую систему осуществляется в каждом цикле. На циклограмме работы показаны моменты времени, в которые вычислитель готов передать блок информации, относящийся к данному измерению. Из этого следует, что цикл работы разрабатываемого блока от приема информации до момента готовности принять очередной блок данных должен быть меньше 30 мс.
Такие исходные данные, как число импульсов в сеансе излучения, длительность излучения, период повторения импульсов, влияют на размер передаваемого блока информации. Передача информации из процессора 1879ВМ1 производится при помощи байтного скоростного интерфейса.
Скорость передачи информации составляет до 20 Мб/с. Работа этого интерфейса замедляет процессор на (12,5 - 15) %. Оптимальное время передачи информации составляет не более 5 мс, что приведет к снижению быстродействия системы на 2,5 %.
1.2 Выбор перечня и объема регистрируемой информации
Процессор ячейки АЦП-079-03, входящей в состав специализированного вычислителя, оперирует 32-х разрядными словами. Поэтому, данные, предназначенные для передачи от ячейки АЦП-079-03 к разрабатываемой системе регистрации данных, будут иметь минимальный размер, равный одному слову микропроцессора (32 бита).
Пакет данных для записи передается в систему регистрации данных на каждом цикле работы специализированного вычислителя. Для реализации последующей обработки информации, полученной в ходе испытаний, необходимо разделить пакеты между собой. Для этого каждый пакет начинается с определенного кода, являющегося признаком начала пакета и номера пакета. Также имеет смысл записывать внутреннее системное время специализированного вычислителя. Таким образом, для однозначной идентификации записанного пакета данных необходимы три следующих параметра:
- признак начала пакета данных. Для исключения случайного совпадения кода начала пакета с данными, признак начала пакета должен иметь размер равный двум словам микропроцессора (8байт);
- номер пакета. Исходя из условий технического задания, система регистрации данных должна обеспечивать время записи до 1 часа. При частоте прихода пакетов 1/33мс максимальное количество принимаемых пакетов будет порядка 11000 что меньше максимального числа, которое можно задать при помощи 32-х разрядного двоичного кода. Следовательно, для номера пакета можно использовать 1 слово микропроцессора (4 байта);
- системное время. Для передачи системного времени достаточно 1 слова микропроцессора (4 байта).
Для полного анализа работы высотомера наряду с результатами обработки полученных данных необходимо также иметь априорные данные.
Априорные данные вертикального канала приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Априорные данные вертикального канала.
Длина, байт
Переменная
Назначение
4
Regim
Режим работы изделия
Regim_RV
Разновидность режима работы
CodFwrk
Код частоты
Diapazon
Номер диапазона вертикального канала
CodLongAM
Длительность зондирующих импульсов
Blank
Признак «бланкирования» прямого сигнала
CodNonius
Код нониуса
Hmin
Начало интервала слежения (поиска)
Hmax
Конец интервала слежения (поиска)
KolDirok
Количество шумовых стробов в «свертке» сигнала
L0
Смещение начала «свертки» в пакете
Lsm
Ширина интервала построения «свертки»
CodARU
Код АРУ
Cod_AR
Код АР (подавления мощности излучения)
Cod_IZ
Код ИЗ (подавления мощности излучения)
Переменные, хранящие результаты обработки вертикального канала, приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 - Переменные, хранящие результаты обработки вертикального канала.
SysRg
Регистр управления
Matr
Матрица состояния изделия
Prizn
Регистр признаков
Hi
Усредненная оценка высоты
Hirv
Мгновенная оценка высоты
Num_Swr
Количество отсчетов в «свертке» сигнала
Num_K
Количество обрабатываемых точек для доплеровского фильтра
FlagACP
Признак перегрузки АЦП
Max_Swr
Положение максимума «свертки»
Over_Min
Количество переполнения АЦП снизу
Over_Max
Количество переполнения АЦП сверху
Nap
Количество точек аппроксимации фронта
Im
Номер отсчета 1-го превышения порога
Nap_F
Признак аппроксимации фронта
Zahvat
Признак захвата сигнала вертикального канала
LngZhv
Признак исправности вертикального канала
CntZhv
Количество захватов сигнала вертикального канала
Num_Usr
Максимальное количество усреднений оценок высоты
P_Beg
Указатель начала магазина оценок высоты
P_End
Указатель конца магазина оценок высоты
Tek_Usr
Количество усреднений оценок высоты
Tek_K0
Коэффициент для прогнозирующего фильтра оценок высоты
Tek_K1
Hv
Высота волны
STimer
Период записи оценок высоты
ATimer
Период записи оценок высоты (грубо)
CntRez
Счетчик количества измерений Hволны
FlagSM
Признак «суша/море»
Nak_ARU
Максимальное значение «свертки» для регулировки АРУ
Max_ARU
Порог для изменения шага регулировки АРУ
Min_ARU
1024
Swertka
«Свертка» сигнала вертикального канала
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11