Разработка программы начальной инициализации вычислителя, входящего в состав БИНС-ИПД

1.

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ НАЧАЛЬНОЙ ИНИЦИАЛИЗАЦИИ
ВЫЧИСЛИТЕЛЯ, ВХОДЯЩЕГО В СОСТАВ БИНС-ИПД
ИНЖЕНЕР 3 КАТЕГОРИИ ОТДЕЛА 312
ЯНКОВСКИЙ В.В.
ПАО «МИЭА», 2023

2.

ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ И ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ
Основная цель – создание и отладка программы, отвечающей за начальную
инициализацию вычислителя, входящего в состав БИНС-ИПД. Для
достижения цели необходимо разработать алгоритмы ПО в виде блок-схем,
объясняющие логику работы программы.
Программа начальной инициализации предназначена для начальной
инициализации процессора, периферии и запуска функционального или
технологического ПО.

3.

КОНТЕКСТ
Вычислитель является составной частью измерителя параметров движения
бесплатформенной инерциальной навигационной системы
(БИНС-ИПД).
Основание для выполнения работы – контракт на выполнение составной части
научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы «Разработка и
внедрение перспективных систем и комплексов БРЭО на основе концепции
интегрированной модульной авионики в качестве интегратора 1-2-го уровней».
ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ
• Техническое задание на разработку измерителя параметров движения
ИВУК.ИКБО-ИМА.БИНС-ИПД.004 Д.

4.

ИНСТРУМЕНТАРИЙ
• Xilinx ZYNQ HW-Z7-ZC702 REV. 1.0 – отладочный
комплект на базе системы на кристалле XC7Z020.
• Xilinx
SDK
2018.2
–
интегрированная
среда
проектирования для создания встраиваемых приложений
на базе программируемых интегральных схем (ПЛИС,
FPGA) фирмы Xilinx.

5.

АЛГОРИТМЫ ПО
Для разработки программы начальной инициализации сперва нужно
разработать алгоритмы, описывающие работу будущей программы. Они
закладывают логику в её создание. Разработка алгоритмов производилась в
виде блок-схем в Microsoft Visio 2016 – программе для создания и
редактирования диаграмм. Для проекта был разработан ряд алгоритмов:
начальной инициализации, обмена по RS, обработки прерываний,
управления сторожевым таймером, подсчёта контрольной суммы и работы с
ПЗУ.

6.

7.

8.

ПРИНЦИП РАБОТЫ
В начале выполнения программы происходит вход в точку входа в подпрограмму
диспетчера первоначального загрузчика. Она предназначена для определения режима
работы, проведения стартового контроля и загрузки ПО пользователя из ПЗУ в ОЗУ.
Режимов работы два: рабочий или технологический (КТА). В технологическом режиме
ожидается загрузка HEX-файла. В рабочем режиме, в случае первого включения,
производятся стартовые тесты, иначе происходит разворачивание ФПО из образа и
работа с ним.
Стартовый контроль отвечает за контроль ОЗУ, ЦПУ, ПЗУ, АС и сторожевого таймера.

9.

РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА
Разработка производилась в
САПР Xilinx SDK 2018.2. Здесь
приведены некоторые
скриншоты, сделанные в
процессе разработки.

10.

ОБОСНОВАНИЕ ДАННОГО
КОНСТРУКТОРСКОГО РЕШЕНИЯ
Системы на кристалле совмещают в себе процессорное ядро и программируемую вентильную
матрицу FPGA. Исходя из этого, на базе SoC можно реализовывать практически любые устройства.
К примеру, можно эмулировать устаревшие, снятые с производства или недоступные для
приобретения микроконтроллеры, используемые в выпускаемых ПАО «МИЭА» изделиях.

11.

ОБОСНОВАНИЕ ДАННОГО
КОНСТРУКТОРСКОГО РЕШЕНИЯ
Преимущества SoC над набором микросхем с той же
функциональностью:
потребляют меньше энергии;
стоят дешевле;
работают надёжнее в связи с меньшим в сравнении с серией
микросхем ёмкостей;
меньшее количество корпусов упрощает монтаж;
и, самое главное:
на базе SoC можно воспроизводить (эмулировать аппаратно)
системы различной сложности;
Недостаток SoC:
проектирование и отладка одной большой и сложной системы
на кристалле оказывается более сложным процессом, чем
серии из маленьких.

12.

УДОБНЫЙ ИНТЕРФЕЙС
Немаловажной особенностью данного
проекта является обновление интерфейса
программы начальной инициализации. По
сравнению со старым интерфейсом, работа с
терминалом теперь ведётся через понятные
команды на русском языке, что, безусловно,
упрощает работу пользователю. Для того,
чтобы узнать список доступных операций,
необходимо ввести команду «справка». Из
доступных команд есть возможность выдачи
информации о версии и контрольной сумме,
загрузки HEX-файла в ОЗУ и его запуск,
выполнение контроля ОЗУ, ПЗУ, ЦПУ и АС и
выход из технологического режима.

13.

РЕЗУЛЬТАТЫ
В ходе работы:
1. в среде Xilinx SDK 2018 была разработана программа начальной
инициализации вычислителя, входящего в состав БИНС-ИПД;
2. были разработаны алгоритмы ПО (блок-схемы), отображающие работу
алгоритмов созданного ПО;
3. произведена отладка на отладочной плате Xilinx ZYNQ HW-Z7-ZC702
REV. 1.0;
4. был обновлён интерфейс программы начальной инициализации.

14.

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!