На начальном этапе проектирования одной из наиболее важных задач является определение общих требований к аппаратуре и программам мультиплексированных систем. Эти требования формируются на основе изучения заданных функций и параметров.
В первую очередь определяются типы и число подсистем подключаемых к МК. Рассматриваются возможные пути передачи данных с использованием канала. Решаются вопросы резервирования средств передачи данных и подключаемой аппаратуры. Определяются требования к изолированности подсистем и разделению функций. Исследование этих вопросов позволяет определить работу САУ в целом, что наиболее важно при выборе структуры системы. Кроме того, необходимо определить полный перечень задач, решаемых САУ, и режимов ее работы. Для любого режима работы должны быть известны функции каждого устройства, учтены требования, определяющие критичные к запаздыванию события и сообщения.
Следующим этапом является исследование функций каждого устройства, подключаемого к МК, задание размерности и формата используемых данных. Использование различных датчиков предполагает определение порядка и объема необходимых вычислений над данными. Необходимо ввести принципы резервирования датчиков и способы сопоставления информации с резервных датчиков.
Мультиплексный канал пригоден не только для интеграции датчиков, процессоров, средств управления и контроля, но и для подключения более простых устройств, например таких, как переключатели и позиционные приводы. В этом случае должно быть определено общее использование данных в системе.
Рассмотрим вопросы, связанные с функциональной декомпозицией системы. Одной из основных проблем, стоящих перед проектировщиком, является обеспечение требований к резервированию элементов системы. Другим ключевым понятием в рассматриваемой области является изолированность. Под изолированностью понимается разделение двух или более устройств таким образом, чтобы работа одного из них оказывала минимальное или нулевое влияние на другое.
Проектировщику системы необходимо получить следующие сведения о каждой подсистеме, входящей в интегрированную систему:
• основной уровень резервирования в подсистеме;
• вероятность успешного функционирования системы при выходе из строя данного устройства;
• изолированность данной подсистемы от других, подсистем;
• независимость резервных элементов в рамках подсистемы.
На основе этой информации и дополнительных требований (например, необходимости функционирования в условиях частичного отказа оборудования) устанавливаются требования к резервированию. Эти требования определяют выбор топологии, принципов управления аппаратурой МК и подсистем. Как отмечалось в п. 2.1, можно выделить три обобщенных элемента МК, подвергаемых резервированию: информационный канал; управление каналом; оконечное устройство.
Функциональная декомпозиция достигается путем правильного выбора и распределения всех элементов МК. Декомпозиция канала — это в основном процесс выбора топологии, исходя из требований интеграции и уровня резервирования. В том случае, если полная изолированность дублирующей аппаратуры необязательна, наиболее приемлемой для однократного и двукратного резервирования является одноуровневая топология. Этот тип топологии применим и для объединения различной аппаратуры в единую систему, реализующую определенную функцию.



Многоуровневая топология зачастую используется в том случае, когда требования изолированности не позволяют строить систему на основе одного канала. Например, разделение идентичных каналов системы управления полетом позволяет обеспечить необходимый уровень надежности и изолированности путем замены одноуровневой топологии эквивалентной многоуровневой (рис. 3.2, а). В этом случае большую роль играет правильный выбор места подключения датчиков и исполнительных механизмов с учетом различных требований резервирования.
На рис. 3.2, б приведена структура бортовой системы электроники LAMPS, предназначенная для размещения на вертолете [30]. Система построена на основе двух МК, один из которых резервирован. Интеграция системы осуществляется на основе первого МК, к которому подключены почти все подсистемы. Второй МК предназначен для связи двух микропроцессоров AN/AYK-14 (V) и накопителя на магнитной ленте (НМЛ), содержащего программы работы и основные массивы данных, необходимые для работы системы. Очевидно, что выделение второго МК необходимо для обеспечения изолированности функций обмена между микропроцессорами и НМЛ и упрощения процедур взаимосвязи бортовых микроЭВМ. Кроме того, обмен с НМЛ осуществляется, в основном, большими массивами данных, что требует дополнительных ресурсов МК.