CC BY
38Программные средства и информационные технологии
УДК 004.45
ОРГАНИЗАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БОРТОВОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЯ
А. Ю. Логинов, Д. Г. Придачкин*, А. Л. Шустов
Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е. И. Забабахина Российская Федерация, 456770, г. Снежинск, ул. Васильева, 13, а/я 245 *E-mail: d.g.pridachkin@mail.ru
Рассмотрен способ организации системного программного обеспечения в бортовом вычислителе. Программное обеспечение разделено на функциональные элементы и разнесено в адресном пространстве.
Ключевые слова: бортовой вычислитель, системное программное обеспечение.
ORGANIZATION OF THE ONBOARD COMPUTER DISTRIBUTED SOFTWARE
A. Yu. Loginov, D. G. Pridachkin*, A. L. Shustov
Russian Federal Nuclear Centre - All-Russia Research Institute of Technical Physics named after academician E. I. Zababakhin P/b 245, 13, Vasilyeva Str., Snezhinsk, 456770, Russian Federation.
*E-mail: d.g.pridachkin@mail.ru
The research considers method to organize system software for onboard computer. The software is divided into functional elements and is separated within address space.
Keywords: onboard computer, system software.
Бортовые вычислители (БВ) применяются в различных образцах аэрокосмической техники. Отличные друг от друга алгоритмы работы вычислителя, приводят к необходимости разработки отдельного вычислителя на каждое изделие. Предложенный вариант исполнения позволяет применять один вариант БВ в составе ряда объектов за счет принципа построения [1].
БВ состоит из двух основных частей: блока вычислительного и модуля памяти. Программный код делится на два основных элемента: системное ПО и прикладное ПО. Системное ПО располагается в блоке вычислительном. Прикладное ПО располагается во внешнем модуле памяти и программируется пользователем БВ.
Основными функциями системного ПО являются:
- инициализация микропроцессора и периферии;
- проведение тестирования оборудования;
- копирования прикладного ПО в рабочую область оперативного запоминающего устройства (ОЗУ);
- обработка прерываний;
- реализация обмена устройства вычислительного с устройством сопряжения [2];
- обеспечения функционирования интерфейса по ГОСТ 52070-2003;
- обеспечение приема и выдачи разовых команд.
Основными функциями прикладного ПО [3] являются:
- расчет математических алгоритмов;
- обмен данными с периферийным оборудованием;
- обработка прерываний.
Адресное пространство БВ разделено между ОЗУ, внутренним постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) и внешним ПЗУ (таблица).
Схема расположения ПО показана на рисунке.
Системное ПО [4] устройства вычислительного представляет собой два отдельных проекта: проект обработчика исключений и проект загрузчика «elfloader». Основными векторами исключений являются вектор исключения аппаратного сброса 0xBFC0_0000 и вектор исключения общего характера 0xBFC0_0380. Обработчик исключений обеспечивает только основную обработку исключений - сохранение и возврат контекста. Основной обработчик прерываний располагается в прикладном ПО пользователя, куда передается управление после сохранения контекста [5].
Проект загрузчик «elfloader» располагается по адресу 1FC0_1000 после обработчика исключений. Elfloader обращается к внешней памяти и загружает прикладное ПО в ОЗУ.
В результате компиляции и компоновки прикладное ПО представляет собой файл формата elf, который располагается во внешнем ПЗУ. Elf файл состоит из нескольких секций. Секции Elf-файла собраны по адресам ОЗУ или внутренней памяти процессора, но сам elf-файл проекта располагается во внешней памяти. Далее происходит передача управления прикладному ПО. В составе системного ПО реализована библиотека системных функций, таких как, инициализация и настройка параметров работы протоколов обмена, работа с периферийными устройствами, работа с таймерами и обработка прерываний. Стек прикладного ПО располагается в конце используемой области ОЗУ.
Решетневскуе чтения. 2017
Карта памяти БВ
Диапазон Реальный Тип Наименование Объем области, Объем данных,
адресов диапазон Мбайт Мбайт
1FFF FFFF 1FFF FFFF 1FE0 0000 Flash I ОПППЗУ Внешнее ПЗУ 64 2
1С00_0000 1FDF FFFF 1FC0 0000 Flash Внутреннее ПЗУ 2
07FF FFFF 001F FFFF SRAM ОЗУ 128 2
0000 0000 0000 0000
Схема расположе
Примененный принцип распределения функций ПО на пользовательские и системные задачи позволяет разработчику пользовательского ПО значительно ускорить процесс реализации алгоритмов функционирования, за счет исключения необходимости разработки аппаратнозависимой части ПО, которая реализуется системным ПО.
Библиографические ссылки
1. Верба В. С., Поливанов С. С. Особенности проектирования программного обеспечения бортовых вычислительных комплексов с учетом требований функционирования в реальном масштабе времени // Радиотехника. 2010, № 8 (154). С. 10-13.
2. Программно-аппаратная реализация синхронного последовательного интерфейса межмодульного обмена бортового вычислителя / А. Ю. Логинов [и др.] // Ракетно-космическая техника : тезисы VIII Всерос. молодеж. науч.-практич. конф. 2017. С. 65.
3. Система навигации и автоматического управления БПЛА с бортовым вычислителем на базе микропроцессора 1892ВМ8Я / А. Ю. Логинов [и др.] // Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н. Е. Жуковского. 2017, № 5. С. 367-372.
4. Эйкхофф Й. Бортовые компьютеры, программное обеспечение и полетные операции. М. : Техносфера, 2014. 336 с.
5. Повышение устойчивости функционирования бортовых вычислительных систем по результатам космических экспериментов / А. Г. Басыров [и др.] //
i ПО в памяти БВ
Известия вузов. Приборостроение. 2009. Т. 52, № 4. С. 70-74.
References
1. Verba V. S., Polivanov S. S. [Onboard computing complex software design with real time functioning demands]. Radiotekhnika. 2010, no. 8 (154). P. 10-13. (In Russ.)
2. [Software and hardware synchronous serial interface realization for onboard computer module interchange] / A. Yu. Loginov [et al.] // Raketno-kosmicheskaya tekhika : tezisy VIII Vseros. molodezh. nauch.-praktich. konf. [Rocket Space Technic : VIII All-Russ. Youth Scientific Practice Conf.]. 2017. P. 65. (In Russ.)
3. [UAV navigation and automatic control system with onboard computer based on microprocessor 1892VM8YA] / A. Yu. Loginov [et al.] // Nauchnye chteniya po aviatsii, posvyashennye pamyati N. E. Zhu-kovskogo [Aviation Scientific Readings dedicated in memory of N. E. Zhukovskogo]. 2017, no. 5. P. 367-372. (In Russ.)
4. Eykhoff Y. Bortovye komp'yutery, programmnoe obespechenie i poletnye operatsii [Onboard computers, software and flight operations]. M. : Tekhnosfera Publ., 2014. 336 p.
5. Basyrov A. G. [Onboard computing systems stability enhancement after space experiments results]. Izvestiya vuzov. Priborostroenie. 2009. Vol. 52, no. 4. P. 70-74.
© Логинов А. Ю., Придачкин Д. Г., Шустов А. Л., 2017
