27 июня 2003
Интеллектуальная собственность открывает новые возможности для конструкторов авиационной техники...В стремлении на постоянно увеличивающийся на улучшение технических характеристик некоторые авиакосмические компании рассматривают возможности использования вентильных матриц, программируемых пользователем (ВМПП), соответствующих стандарту MIL-STD-1533. В конечном счете это может привести к замене специализированных ИС (СпИС) по причине их ограниченных функциональных возможностей и высокой стоимости. ВМПП же являются настраиваемыми по своей природе, являются многофункциональными, доступными на промышленном рынке и легко интегрируются на плату. Современные ВМПП позволяют значительно уменьшить количество компонентов в архитектуре электронного устройства. Если в прошлом использовались
50 компонентов, то теперь одна схема. Поскольку ВМПП гораздо более гибкие, чем СпИС, их можно приобретать с разным уровнем сложности, по разным ценам и с разными характеристиками. Но однако требуются определенные усилия на программирование ВМПП, чтобы получить нужные характеристики, соответствующие стандарту 1533, тогда как уже имеется СпИС, соответствующие этому стандарту. Но главным судьей в выборе между СпИС и ВМПП является стоимость. СпИС, соответствующая стандарту 1533, может
стоить 500 долларов. А ВМПП с такими же характеристиками может
стоить 80-100 долларов. Облегчить переход на ВММП может использование средств интеллектуальной собственности (ИС). ИС в данном случае представляют предварительно запрограммированные аппаратные средства, которые упрощают загрузку функциональных требований стандарта 1533 в ВМПП, приводя к реализации гибкой ВМПП со стоимостью, составляющей часть стоимости СПИС, особенно если монтажу подлежит большое количество этих изделий. Могут быть использованы ядра ВМПП, которые могут выступать как части СпИС, для которых характерны помимо меньшей стоимости, повышенная степень интеграции, лучшие системные характеристики, многоканальное, однокристальное исполнение. Новая техника ИС предоставляет инженеру конструктору в распоряжение объекты высокого уровня. Теперь от поставщиков ВМПП требуется показать, что их ядра прошли тесты на соответствие стандарту 1553. Частями любого комплекта должны быть эталонные конструкции, примеры программ, библиотека прикладного программного интерфейса (API). Должна присутствовать эталонная плата для тестирования и отладки. Обычные недорогие PCI платы могут оказать неоценимую услугу для диагностики и тестирования как для заказчика, так и для поставщика. Если заказчик может послать поставщику модифицированный объект ядра для отладки проекта, эталонная плата может лишь служить общей аппаратной платформой для отладки для обеих сторон.
Существует несколько причин для инженеров работать с конструкциями ИС. Один из главных рисков многолетних проектов в области электронной техники является устаревание изделий. Этот риск может быть значительно уменьшен, поскольку конструктор может быть не связан с одним специфичным изделием или даже одним изготовителем ВМПП. В случае ВМПП в конструкцию может быть внесено изменение за счет незначительного изменения программы, которая часто является самой дорогостоящей частью проекта.
Важными выгодами использования ядер ИС являются уменьшенная площадь монтажа, повышенная надежность, меньшие потребляемая мощность и вес. Совмещение использования несколько различных функций, включая процессоры, устройства В/В, стандарт 1553 и схемы объединительной платы в одно изделие, позволяет значительно уменьшить стоимость, пространство на плате и тепловую нагрузку. Это приведет к увеличению надежности. А снижение количества изделий приведет к снижению системной потребляемой мощности и снижению веса в самолетных системах.
Третьей побудительной причиной использования ядер ИС является стоимость. Для ВМПП/ПЛИС характерна длительная история снижения цен, тогда как цены на СпИС имеют тенденцию роста или в лучшем случае сохраняются на одном уровне в течение длительного периода времени. Сравнительно небольшое 1553 ядро может быть введено в ВМПП, уже имеющуюся на авиационной плате.
Наконец, программное реконфигурирование аппаратных средств позволит сэкономить значительные инженерные ресурсы, время и стоимость. Реализация ядер открывает уникальные возможности перепрограммирования аппаратных средств в полевых условиях. ВМПП также имеют большие преимущества, если необходимо внести изменения или установить наличие неисправностей. В настоящее время сконструировано много новых компьютеров, соответствующих стандарту 1553, для обслуживания различных авиационных платформ. Следует отметить, что истребитель F-16 имеет преимущество в использовании стандарта 1553 по сравнению с F/A-18, B-2, B-1, F-22 и космической станцией. Различия в протоколе заключаются в использовании двухуровневой сети и в использовании и перепрограммируемого ядра 1533, что идеально для случая изменяемых программ.
John Gerngross. Intellectual property offers new choices for avionics design engineers as MIL-STD-1553 and FPGA technologies converge.
Military & Aerospace Electronics. June. 2003.