Převodník Ethernet ARINC 429 Bakalářská práce Tomáš Levora ČVUT FEL levortom@fel.cvut.cz Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 1 / 25
Zadání Převádět data ze sběrnice Ethernet na ARINC 429. Převádět data ze sběrnice ARINC 429 na Ethernet. Komunikace po sběrnici ARINC 429 rychlostmi 12,5 khz a 100 khz. Možnost nastavení rychlosti sběrnice ARINC 429. Napájecí napětí +27 V. Použití komponenty Lantronix XPort. Doporučeno použití driverů sběrnice ARINC od firmy Holt. Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 2 / 25
Zadání Převádět data ze sběrnice Ethernet na ARINC 429. Převádět data ze sběrnice ARINC 429 na Ethernet. Komunikace po sběrnici ARINC 429 rychlostmi 12,5 khz a 100 khz. Možnost nastavení rychlosti sběrnice ARINC 429. Napájecí napětí +27 V. Použití komponenty Lantronix XPort. Doporučeno použití driverů sběrnice ARINC od firmy Holt. Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 2 / 25
Zadání Převádět data ze sběrnice Ethernet na ARINC 429. Převádět data ze sběrnice ARINC 429 na Ethernet. Komunikace po sběrnici ARINC 429 rychlostmi 12,5 khz a 100 khz. Možnost nastavení rychlosti sběrnice ARINC 429. Napájecí napětí +27 V. Použití komponenty Lantronix XPort. Doporučeno použití driverů sběrnice ARINC od firmy Holt. Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 2 / 25
Zadání Převádět data ze sběrnice Ethernet na ARINC 429. Převádět data ze sběrnice ARINC 429 na Ethernet. Komunikace po sběrnici ARINC 429 rychlostmi 12,5 khz a 100 khz. Možnost nastavení rychlosti sběrnice ARINC 429. Napájecí napětí +27 V. Použití komponenty Lantronix XPort. Doporučeno použití driverů sběrnice ARINC od firmy Holt. Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 2 / 25
Blokové uspořádání Stabilizátor Blok Stabilizátor Zdroj +27 V Stabilizátor PC Ethernet ARINC429 Převodník Stabilizátor (stabilizuje a reguluje napájecí napětí) Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 3 / 25
Blokové uspořádání XPort Blok XPort Zdroj +27 V Stabilizátor PC Ethernet XPort 3,3 V ARINC429 Převodník XPort (převodník Ethernet UART) Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 4 / 25
Blokové uspořádání Rozhraní ARINC Blok ARINC Zdroj +27 V Stabilizátor ±(12 15) V,5 V PC Ethernet XPort 3,3 V ARINC ARINC429 Převodník ARINC (rozhraní sběrnice ARINC 429) Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 5 / 25
Blokové uspořádání Oscilátor Blok Oscilátor Zdroj +27 V Stabilizátor ±(12 15) V,5 V PC Ethernet XPort 3,3 V ARINC ARINC429 Převodník Oscilátor Oscilátor (zdroj hodin pro časování sběrnice ARINC 429) Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 6 / 25
Blokové uspořádání Mikropočítač Blok Mikropočítač Zdroj PC +27 V Ethernet Stabilizátor XPort 3,3 V µp 3,3 V ±(12 15) V,5 V ARINC ARINC429 Převodník Oscilátor Mikropočítač (Silicon laboratories C8051F020) Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 7 / 25
Blokové uspořádání RTC Blok RTC (real time clock) Zdroj PC +27 V Ethernet Stabilizátor XPort 3,3 V µp 3,3 V ±(12 15) V,5 V ARINC ARINC429 Převodník RTC Oscilátor RTC (bude implementováno později časové značky) Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 8 / 25
Napájení Požadavek napájecího napětí +27 V spínaný zdroj Rozsah napájecího napětí (15 40) V LM2574 regulátor Zdroj (15 40) V Napájení elektroniky +3,3 V a +5 V Napájení ARINC +(12 15) V Napájení ARINC (12 15) V Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 9 / 25
Napájení Požadavek napájecího napětí +27 V spínaný zdroj Rozsah napájecího napětí (15 40) V vstup LM2574 regulátor záporná zpětná vazba PWM signál výstup Zdroj (15 40) V Napájení elektroniky +3,3 V a +5 V Napájení ARINC +(12 15) V Napájení ARINC (12 15) V Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 10 / 25
Napájení Požadavek napájecího napětí +27 V spínaný zdroj Rozsah napájecího napětí (15 40) V vstup LM2574 regulátor záporná zpětná vazba PWM signál výstup Zdroj (15 40) V Napájení elektroniky +3,3 V a +5 V Napájení ARINC +(12 15) V Napájení ARINC (12 15) V Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 11 / 25
Komunikace s obvody Holt Osmibitová paralelní datová sběrnice Řídící a stavové vodiče Externí oscilátor (4 komunikační rychlost) oscilátor 4 MHz 74HC4017 dělička 10 400 khz 4krát NAND 74HCT00 74HC4022 dělička 8 50 khz logika selekce zvolená frekvence volba frekvence Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 12 / 25
Komunikace s obvody Holt Osmibitová paralelní datová sběrnice Řídící a stavové vodiče Externí oscilátor (4 komunikační rychlost) oscilátor 4 MHz 74HC4017 dělička 10 400 khz 4krát NAND 74HCT00 74HC4022 dělička 8 50 khz logika selekce zvolená frekvence volba frekvence log. 0 Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 13 / 25
Komunikace s obvody Holt Osmibitová paralelní datová sběrnice Řídící a stavové vodiče Externí oscilátor (4 komunikační rychlost) oscilátor 4 MHz 74HC4017 dělička 10 400 khz 4krát NAND 74HCT00 74HC4022 dělička 8 50 khz logika selekce zvolená frekvence volba frekvence log. 1 Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 14 / 25
Komunikační protokol slovo ARINC 429 Formát slova sběrnice ARINC 429 label, sdi, data, ssm Formát slova sběrnice ARINC 429 MSB LSB 32313029 1110 9 8 1 P SSM (MSB) data (LSB) SDI label Pořadí odesílání na sběrnici směr odesílání na sběrnici 8 1 9 1011 29303132 label SDI (LSB) data (MSB) SSM P Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 15 / 25
Komunikační protokol Ethernet rámec Adresa zařízení v IP paketu Kód zprávy příkaz Parametry příkazu CRC x 16 + x 12 + x 5 + 1 (CRC-16-CCITT) 1 2 n-1 n kód délka data CRC Příklad příkaz délka parametrů parametry CRC pošli slovo ARINC 429 4 byty slovo sběrnice ARINC 429 spočtené CRC Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 16 / 25
Komunikační protokol princip Příkaz pro převodník PC XPort MCU Rozhraní ARINC příkaz pro převodník zpracování zprávy a timeout odesílání potvrzení timeout 12 ms Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 17 / 25
Komunikační protokol princip Zpráva ze sběrnice ARINC 429 PC XPort MCU Rozhraní ARINC čekání na zprávu čtení, převod zprávy a timeout odesílání zpráva ze sběrnice ARINC timeout 12 ms Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 18 / 25
Ověření funkce vysílač Ověření vysílače kontrola průběhů na osciloskopu frekvence strmost napět ové úrovně pořadí bitů 1. vodič 2. vodič +5 V 0 V 5 V +5 V 0 V 5 V +10 V rozdíl 0 V datové bity 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 10 V Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 19 / 25
Ověření funkce přijímač Ověření přijímače porovnání přenesených dat zapojení do zpětné vazby odeslání zprávy směrem z PC na ARINC 429 porovnání odeslaných a přijatých dat Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 20 / 25
Ověření funkce formálně Ověření funkce převodníku použit profesionální komerční převodník ARINC 429 PCMCIA obousměrné spojení obou zařízení PC 1 PC 1 Ethernet PCMCIA Převodník CEI-715 ARINC 429 Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 21 / 25
Ověření funkce formálně Ověření funkce převodníku odeslání zprávy (PC převodník ARINC 429 CEI-715 PC) porovnání odeslaných a přijatých dat PC 1 PC 1 Ethernet PCMCIA Převodník CEI-715 ARINC 429 Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 22 / 25
Ověření funkce formálně Ověření funkce převodníku odeslání zprávy (PC CEI-715 ARINC 429 převodník PC) porovnání odeslaných a přijatých dat PC 1 PC 1 Ethernet PCMCIA Převodník CEI-715 ARINC 429 Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 23 / 25
Shrnutí Komunikace ověřena pro oba směry i obě rychlosti. Splněn požadavek na velikost napájecího napětí (15 V 40 V). Realizace na nepájivém kontaktním poli. Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 24 / 25
Shrnutí Komunikace ověřena pro oba směry i obě rychlosti. Splněn požadavek na velikost napájecího napětí (15 V 40 V). Realizace na nepájivém kontaktním poli. Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 24 / 25
Shrnutí Komunikace ověřena pro oba směry i obě rychlosti. Splněn požadavek na velikost napájecího napětí (15 V 40 V). Realizace na nepájivém kontaktním poli. Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 24 / 25
Poděkování Děkuji za pozornost Tomáš Levora (ČVUT FEL) Převodník Ethernet ARINC 429 levortom@fel.cvut.cz 25 / 25