Разработка функционального блока для автоматизации диагностики бортовых волоконно-оптических линий связи
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?мацию строки изображения.
Таким образом, цифровая обработка и упаковка видеоинформации в многоканальных системах КА ДЗЗ ранее производились построчно. Обобщенная структурная схема СППИ, реализованных в бортовой аппаратуре первых отечественных КА ДЗЗ показана на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 Обобщенная структурная схема СППИ.
Обобщенная структурная схема СППИ содержит следующие блоки обработки информации:
ОЭП - один или несколько блоков оптико-электронного преобразования, содержащих линейные или матричные ФПЗС;
АЦП - блок аналого-цифрового преобразования;
БСИ - блок сжатия видеоинформации;
БФК - блок формирования радиокадра;
БНВИ - блок накопления информации (цифровой магнитофон);
РП - блок радиопередатчиков.
Данная структура построения СППИ была обусловлена отсутствием электронных компонентов высокой степени интеграции. Для реализации многоканальной бортовой аппаратуры требовалось увеличить степень интеграции блоков или электронной элементной базы.
Совершенствование технологии электронного производства в начале 1980-х годов достигло такого уровня, который позволил приступить к разработке больших интегральных схем (БИС), содержавших сотни простых логических элементов. Стоимость таких схем, ввиду малых серий производства, была достаточно высокой, и, как следствие, их функциональные возможности определялись требованиями серийнопригодности. Вскоре БИС нашли широкое применение в бытовой и вычислительной технике, что позволило существенно снизить их себестоимость. В середине 1980-х годов уровень интеграции микросхем достиг нескольких тысяч логических элементов.
Такие микросхемы классифицировалось уже как сверхбольшие интегральные схемы (СБИС). Однако к тому времени стало ясно, что, несмотря на высокую универсальность микропроцессоров, сам их принцип действия, обусловленный большим количеством промежуточных операций по пересылке цифровых данных в оперативную память и обратно, является фактором, сдерживающим скоростные характеристики систем обработки информации и управления. Особенно это было заметно в военной технике, авиации и космонавтике.
Как в нашей стране, так и за рубежом, в 1980-е годы параллельно с развитием СБИС и микропроцессорной техники начали проводиться научно-исследовательские работы, а затем и опытно-конструкторские работы, ставившие своей целью разработку универсальных программируемых СБИС. Это позволило бы иметь в арсенале разработчиков уникальной электронной аппаратуры универсальные цифровые приборы - СБИС с перестраиваемой архитектурой. Первыми программируемыми БИС, появившимися в результате проводившихся работ, стали базовые матричные кристаллы (БМК). Их архитектура базировалась на использовании достигнутого в то время уровня интеграции жесткой логики, которая строилась на использовании простейших вентильных схем. Набор вентилей выполнялся в виде матрицы на кремниевом кристалле. Относительную гибкость данной технологии придавали конкретные линии связей элементов универсальной матрицы, выполнявшиеся с использованием дополнительных фотошаблонов. Тем не менее, архитектура БМК не позволяла полностью исключить дополнительные операции с кристаллами.
Впервые этого удалось добиться в программируемых логических матрицах (ПЛМ). ПЛМ содержали двухуровневую структуру, состоящую из вентилей И и ИЛИ, с программируемыми пользователями соединениями. Разработчик электронной аппаратуры, опираясь на теорию логического синтеза и минимизации логических схем, мог использовать их при синтезе любой логической функции. Однако уровень сложности проекта, реализуемого в ПЛМ, имел существенные ограничения. Дальнейшим шагом в развитии технологии программируемых схем был переход к архитектуре составных программируемых логических устройств (ПЛУ), появившихся в конце 80-х годов прошлого столетия и получивших наименование CPLD (Complex Programmable Logic Device). Они выпускались как в нашей стране, так и за рубежом и допускали значительное увеличение реализуемых функций, выполнявшихся на одном кристалле. Фактически, программируемые логические интегральные схемы типа CPLD представляют собой набор схем ПЛУ с выполненными на этом же кристалле схемами программируемых соединений между ними, чем обеспечиваются дополнительные возможности в построении логических структур обработки информационных потоков.
Практически параллельно с разработкой структур программируемых БИС типа CPLD были разработаны СБИС программируемой логики типа FPGA (Field Programmable Gate Array). По сравнению с устройствами CPLD типа, ПЛИС типа FPGA содержат намного большее число меньших по своему размеру отдельных логических блоков, имеющих развитую распределенную структуру внутренних соединений. В настоящее время за границей выпускаются ПЛИС обоих типов.
Появление ПЛИС ознаменовало новый этап в развитии систем дистанционного зондирования Земли. Теперь стало возможным увеличение степени интеграции аппаратуры СППИ и, как следствие, оптимизация структуры построения систем. Так, например, в аппаратуре СППИ КА ДЗЗ Ресурс ДК третьего поколения блок АЦП был интегрирован в блок ОЭП, а упаковка видеоинформации производилась в блоках сжатия. Цифровая обработка и упаковка информации происходит только в два этапа межблочного разделения: на первичном в блоках ОЭП и вторичном в блоках сжатия и упаковки ВИ.
Структурная схема одного из каналов современной многоканальной СППИ третьего поколения космического аппарата &