CC BY
20УДК 662.629.05
ТЕСТИРОВАНИЕ РЕКОНФИГУРИРУЕМОГО БОРТОВОГО КОМПЬЮТЕРА
С СЕТЬЮ SPACEWIRE
Е. Н. Голубев, К. Е. Зырянова
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»
Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Рассматриваются вопросы тестирования реконфигурируемого бортового компьютера с сетью Space Wire на примере вычислительного комплекса, планируемого к применению в системах управления перспективных КА разработки АО «ИСС».
Ключевые слова: бортовая цифровая вычислительная машина, система управления, верификация алгоритмов управления, отработка систем управления, методики испытаний.
TESTING OF ON-BOARD RECONFIGURABLE CONTROL COMPUTER (OCC) WITH SPACEWIRE NETWORK
E. N. Golubev, K. E. Zyryanova
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
This paper gives attention to the matter of testing On-Board Computer with reconfiguration property and built-in SpaceWire network is discussed, it is based on computer hardware that will be used in On-Board Control Systems of next generation satellites being manufactured in JSC "ISS".
Keywords: index terms: On-Board Computer, control system, verification of control algorithms, tests of control systems, test methods.
Перспективным направлением развития систем управления, создаваемых в ближайшее время в АО «ИСС» космических аппаратов является построение бортовых комплексов управления (БКУ) на базе модульно-сетевой архитектуры с применением технологии распределенных и параллельных систем обработки данных SpaceWire, дающей ряд преимуществ для построения высокопроизводительных вычислительных систем.
Для практической реализации возможностей применения сетей SpaceWire важное значение имеет решение задачи проверки работы узлов и линий этой сети для выполнения алгоритмов ее реконфигурации с целью обеспечения живучести аппаратуры, построенной на базе такой сети.
Для решения этой задачи должны использоваться как заложенные в стандарты SpaceWire и реализованные в аппаратуре возможности подтверждения работоспособности элементов сети, так и алгоритмические методы тестирования оборудования и каналов передачи данных.
В данной статье рассматривается решение упомянутых вопросов на базе конкретной реализации аппаратуры бортового компьютера с внутренней сетью обмена данными на базе интерфейса SpaceWire.
На рисунке приведена структурная схема бортового цифрового вычислительного комплекса (БЦВК) с использованием процессора LEON 3 [3], построенного на базе сети SpaceWire [1]. На рисунке показаны: модули внешней памяти МВП1 и МВП2 и вычислительные модули ВМ1 и ВМ2, связанные между собой по каналам SpaceWire. Каждый модуль МВП также содержит маршрутизатор, предназначенный для организации внутренней сети БЦВК.
Тестирование аппаратуры вычислительных комплексов с помощью алгоритмов программной верификации основных узлов аппаратуры и каналов связи всегда служило одним из основных инструментов проверки и поддержания работоспособности вычислительных систем, начиная с первых образцов бортовой вычислительной техники.
Тестовые проверки разбиваются на несколько иерархических уровней: тестирование отдельных модулей аппаратуры, тестирование собранной аппаратуры при заводских испытаниях и тестирование аппаратуры при эксплуатации. Проверки аппаратуры в процессе изготовления являются более доскональными для выявления и исправления дефектов, а при эксплуатации проводятся обобщенные проверки с целью выявления дефекта отдельного модуля и перехода на резерв.
Решетневские чтения. 2018
Внутренняя сетевая архитектура БЦВК
При эксплуатации аппаратуры тестовые проверки выполняются на разных этапах работы аппаратуры: в момент включения для возможно подробного выявления неисправностей и в фоновом режиме для набора статистики и принятия решения о проведении реконфигурации приборов.
В рассматриваемом бортовом компьютере основные устройства, показанные на рисунке, являются взаимозаменяемыми. Также возможна подмена неисправных линий обмена данными другими исправными линиями. Для этого используются возможности реконфигурации, заложенные в сети SpaceWire.
Алгоритмы тестирования аппаратуры рассматриваемого бортового компьютера основаны на тестовой проверке отдельных устройств в части их доступности и правильного состояния, а также на выполнении пробных обменов данными по всем каналам связи в сети.
Состав тестовых проверок рассматриваемого бортового компьютера в части проверки сети SpaceWire показан в таблице.
Состав тестовых проверок аппаратуры сети 8расе'^ге бортового компьютера
Как видно из приведенного состава проверок, проверки узлов МВП и маршрутизаторов блоков МВП являются комплексными и дают возможность проанализировать не только состояние аппаратуры, но и правильность передачи пакетов через линии сети. При этом структура передаваемых сообщений в виде стандартных пакетов данных позволяет использовать заложенные в стандарте возможности верификации данных. В частности, это относится к используемым возможностям транспортного протокола RMAP [2].
Проведенные лабораторные исследования и практическая экспериментальная отработка макетных и штатных образцов бортового компьютера с имитацией помех и отказов в цепях каналов связи [5] подтвердили правильность выбранных методов и алгоритмов проведения тестовых проверок компьютера с сетью SpaceWire и позволили приступить к испытаниям рассматриваемого бортового компьютера в составе космического аппарата.
Библиографические ссылки
1. ECSS Standart ECSS-E-50-12C. SpaceWire, Links, Nodes, Routers and Networks / European Cooperation for Data Standardization, July, 2008.
2. ECSS-E-ST-50-52C SpaceWire - Remote memory access protocol. European Cooperation for Space Standardization (ECSS), 2010. 109 с.
3. The SPARC Architecture Manual. Version 8 / SPARC International, Inc., 1992.
4. Шейнин Ю., Солохина Т., Петричкович Я. Технология SpaceWire для параллельных систем и бортовых распределенных комплексов // Электроника : НТБ. 2006. № 5. С. 64-75.
Проверка контроллера узла SpW-1 ВМ для связи с МВП1 Проверка контроллера узла SpW-0 ВМ для связи с МВП2 Проверка узла SpW-3 МВП1 для связи с ВМ1 Проверка узла SpW-4 МВП1 для связи с ВМ2 Проверка узла SpW-3 МВП2 для связи с ВМ1 Проверка узла SpW-4 МВП2 для связи с ВМ2 Проверка маршрутизатора МВП1 Проверка маршрутизатора МВП2
5. Голубев Е. Аппаратно-программный комплекс для отработки бортового компьютера с процессором LEON-2 и сетью SpaceWire // Решетневские чтения : сб. тез. / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013.
References
1. ECSS Standart ECSS-E-50-12C. SpaceWire, Links, Nodes, Routers and Networks / European Cooperation for Data Standardization, July, 2008.
2. ECSS-E-ST-50-52C SpaceWire - Remote memory access protocol. European Cooperation for Space Standardization (ECSS), 2010. 109 р.
3. The SPARC Architecture Manual. Version 8 / SPARC International, Inc. 1992.
4. Sheynin U., Solohina T., Petrichkovich Y. Tehnologia SpaceWire dlya parallelnyh sistem i bortovih raspredelennih kompleksov. Elektronika : MIB, 2006. № 5. Р. 64-75.
5. Golubev E. Apparatno-programmniy compleks dlya otrabotki bortovogo kompyutera s protsessorom LEON2 i setyu SpaceWire // Reshetnevskie chtenia : Sbornik tezisov / Sib. gos. aerokosmich. un-t. Krasnoyarsk, 2013.
© Голубев Е. Н., Зырянова К. Е., 2018
