Информационные технологии проектирования сложных РЭС

11.3.2. Технологии беспроводной связи

Например, технология Bluetooth предназначена для беспроводного объединения технических средств ИТ и создания небольших локальных сетей. Технология использует небольшие приемопередатчики малого радиуса действия, которые непосредственно встраиваются в устройство или подключаются через свободный порт (или PC-карту). Приемопередатчики работают в полосе частот ISM (полоса промышленного, научного и медицинского применения) 2402...2480 МГц. Радиосвязь обеспечивается в радиусе 10 метров, причем не обязательно в зоне прямой видимости - между соединяемыми устройствами могут быть стены и другие препятствия. В настоящее время создаются средства для увеличения дальности связи до 100 метров.

Радиоканал обеспечивает скорость передачи данных 721 Кбит/с, а также передачу трех голосовых каналов.

Для обеспечения надежной работы технология Bluetooth использует скачкообразную перестройку частоты (FHSS) с расширением спектра. Передатчик переходит с одной частоты на другую по алгоритму, использующему псевдослучайные числа, скорость перестройки - 1600 скачков/с. Режим работы - дуплексный с временным разделением (TDD). Временные интервалы (Time Slots) развертываются для синхронных пакетов, каждый из которых передается на своей частоте радиосигнала.

Технология предусматривает простую интеграцию с TCP/IP. Каждое устройство имеет уникальный 48-битовый сетевой адрес, совместимый с форматом стандарта локальных сетей IEEE 802.

Выделяют 3 класса модулей Bluetooth по мощности излучения: класс 1-100 Вт, класс 2-2,5 Вт и класс 3-1 МВт.

В ближайшее время ожидается появление на рынке принтеров, клавиатур и других периферийных устройств, работающих по технологии Bluetooth.

Разработан стандарт Bluetooth 1.0b, который устанавливает требования к беспроводной связи на небольшие расстояния (до 10 метров с возможностью расширения до 100 м) в нелицензируемом диапазоне 2,45 ГГц. Для создания и отладки устройств Bluetooth фирма Philips выпускает специальные наборы разработчика - Blueberry Developers Kit for Bluetooth Applications. Набор включает материнскую плату, содержащую в себе коммутационные интерфейсы, элементы контроля и управления, разъемы для подключения дочерних плат и дочерние платы с установленными на них RF-модулем и Baseband-контроллером. Такой набор позволяет разработчикам, не меняя конфигурации материнской платы, испытывать различные комбинации контроллеров и трансиверов.

В комплект поставки входят компакт-диск, который помимо документации содержит два пакета программ - загрузчик Blue Star для программирования внутренней и дополнительной flash-памяти контроллера, и программа тестирования Blue Bird для проверки работоспособности устройства в целом. Технология Bluetooth выгодно отличается от других технологий следующими свойствами:

• применение маломощных передатчиков;
• малые размеры системы, позволяющие устанавливать ее в различные оконечные и периферийные устройства (мобильные и бесшнуровые телефоны, ноутбуки, устройства ввода/вывода ПК, локальные сети и т. д.);
• низкая стоимость.

Таким образом, с помощью технологий Bluetooth в единую систему можно объединить самые разные устройства на основе высокоскоростной сети обмена данными как цифровой информации, так и речи. Это происходит без вмешательства со стороны пользователя и открывает ему широкие коммуникационные возможности, позволяющие в любом месте подключиться к сети сотовой связи, подсоединив свой ноутбук к периферийным устройствам ввода/вывода, обеспечить голосовую связь или передачу данных на небольшие расстояния.

В перспективе технология позволит объединять любые электронные устройства, вплоть до холодильников, стиральных машин, микроволновых печей, отопительных систем и дверных замков.

Другими технологиями беспроводной связи являются IrDA (инфракрасная связь), Home R F, IEEE 802-11.

11.3.3. CAN-технологии

CAN-технологии (Controller Area Network), включающие широкий класс программных, схемотехнических и алгоритмических решений, представляют собой промышленные сети для применения в распределенных системах управления, которые работают в режиме "жесткого" реального времени со скоростью передачи до 1 Мбит/с. Технология CAN-bus создана фирмой Bosh в середине 1980-х годов и первоначально широко применялась в немецкоговорящих странах. В настоящее время CAN-технологии широко используются индустриально развитыми странами во всех стратегических областях промышленности, автомобильном и железнодорожном транспорте, авиации, машиностроении, энергетике, промышленной автоматизации и др.

Для применения CAN-bus выпускается достаточный набор компонентов - интеллектуальных датчиков, CAN-контроллеров, программных средств и т. д., разработаны стандарты и учебно-методическая литература. Координацию работ в мировом масштабе по разработке и внедрению CAN-технологий осуществляет коммерческая международная организация CAN in Automation (CiA).

Работы по использованию и развитию CAN-технологий проводятся в следующих направлениях:

• разработка промышленных сетей и распределенных систем управления на серийно выпускаемых аппаратах и компонентов CAN-bus;
• разработка встроенных систем управления (Embedded Systems) для массовых объектов - транспортных средств, технологических установок, энергоемких бытовых аппаратов на основе имеющихся спецификаций;
• создание новых интеллектуальных датчиков и других технических средств для CAN-технологий;
• разработка программного обеспечения для CAN-контроллеров и другого заказного ПО. Компоненты для CAN-технологий выпускают известные западные фирмы Bosh GmbH, Siemens AG, ockwell Automation AB, Motorola GmbH, Toshiba Electronics, Europe GmbH, Philips Semiconductors GmbH и др.

В разработке и внедрении CAN-технологий участвуют отечественные фирмы ООО "Марафон" (г. Москва), ООО "Дейтамикро" (г. Таганрог), ЗАО "ЭлеСи" (г. Томск).

11.3.4. STEP-технология

Построение распределенных АС для проектирования и управления в промышленности, взаимодействующих друг с другом в едином информационном пространстве, составляет основу современных CALS-технологий. В CALS-технологиях необходимо обеспечить единообразное описание и интерпретацию данных, независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных. Структура проектной, технологической и эксплуатационной документаций, языки ее представления должны быть стандартизованными. Тогда становится реальной успешная работа над общим проектом разных коллективов, разделенных во времени и пространстве и использующих разные CAE/CAD/CAM-системы. Одна и та же проектная документация может быть использована многократно в разных проектах, а одна и та же технологическая документация - в разных производственных условиях, что существенно сокращает и удешевляет общий цикл проектирования и производства, а также упрощает эксплуатацию систем.

Эти цели поставлены при разработке стандартов STEP. К их разработке под эгидой ISO привлечен ряд ведущих специалистов фирм в разных отраслях промышленности. Совокупность стандартов STEP составляет основу CALS-технологий.

Единообразная форма описаний данных о промышленной продукции обеспечивается введением в STEP языка Express, инвариантного к приложениям. Стандарты STEP не отрицают, а развивают методику информационного моделирования IDEFIX и предполагают возможность совместного использования с методикой функционального проектирования IDEF0 и рядом других международных стандартов (например, со стандартами ISO P_Lib, Mandate, SGML, CDBF и др.).

В STEP используются следующие основные понятия:

• ААМ (Application Activity Model) - функциональная модель IDEF0 для определенного приложения;
• ARM (Application Requirements Model) - модель данных, представленная обычными средствами приложения;
• AIM (Application Interpreted Model) - ARM-модель, переведенная в STEP-представление;
• АР (Application Protocol) - прикладной протокол, описание приложения на языке Express;
• Standard Data Access Interface) - программный интерфейс к источникам данных (репозиториям) прикладных систем (в том числе к библиотекам моделей CAD/CAM-систем) с переводом моделей в STEP-файлы; используется в STEP-средах для организации обменов между приложениями через общую базу данных STEP.

STEP состоит из ряда томов. Тома имеют свои номера ( N) и обозначаются как "часть N", или ISO 10303-N.

Контрольные вопросы

1. Как осуществляется конструкторско-технологическое проектирование?
2. В чем состоит процедура синтеза тестов?
3. Что входит в окончательную верификацию принятых проектных решений?
4. Поясните укрупненную типичную последовательность проектных процедур на маршруте проектирования СБИС.
5. Какие процедуры включает в себя типичный маршрут проектирования СБИС?
6. Что называют CALS-технологиями?
7. Что положено в основу CALS-технологий?
8. Что предусмотрено в CALS-системах?
9. Какие возможности дает применение CALS-технологий?
10. Поясните структурную схему проблематики CALS-технологий.
11. Что такое "виртуальное производство"?
12. Что понимают под информационной интеграцией CALS-систем?
13. Какие направления научно-технического прогресса способствуют интенсивному развитию CALS-технологии?
14. В чем заключается вторая часть определения CALS - "поддержка жизненного цикла"?
15. Что объединяет в себе стратегия CALS?
16. Как решаются вопросы защиты информации в CALS-техноло-гии?
17. Как используются технологии беспроводной связи?
18. Что включают в себя CAN-технологии?
19. В каких направлениях проводятся работы по использованию и развитию CAN-технологий?
20. Перечислите основные понятия STEP-технологии.