摘要：為滿足現(xiàn)有某型飛機(jī)綜合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的維修保障工作，對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)中的固存單元進(jìn)行系統(tǒng)原理分析并系統(tǒng)分析。使用CPLD生成所需要的控制信號(hào)，選用FLASH芯片作為故障存儲(chǔ)器件磁芯的替換件。依據(jù)工作原理設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化固存單元替代方案。為后續(xù)維修保障任務(wù)提供有力技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換? 國(guó)產(chǎn)化? 固存? 磁芯

1 引言

引進(jìn)俄制軍用飛機(jī)航空電子系統(tǒng)，是引進(jìn)裝備國(guó)產(chǎn)化的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)武器裝備自主可控發(fā)展的重要途徑，只有加速國(guó)產(chǎn)化改造進(jìn)程，才能發(fā)揮其在我軍作戰(zhàn)系統(tǒng)中的重要作用，提升部隊(duì)信息化、系統(tǒng)化作戰(zhàn)能力。近幾年來，我國(guó)引進(jìn)的進(jìn)口設(shè)備和備件經(jīng)常性的發(fā)生故障。這就對(duì)進(jìn)口設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)生了需求。

目前由我處承擔(dān)的國(guó)內(nèi)現(xiàn)有某型飛機(jī)試驗(yàn)機(jī)維護(hù)保障工作中，需要對(duì)故障部件進(jìn)行維修并進(jìn)行保障。在維修過程中，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)中固存部件故障。根據(jù)對(duì)其原理分析，固存部件故障原因?yàn)榇鎯?chǔ)器件磁芯失效導(dǎo)致。由于此器件為國(guó)外多年前停產(chǎn)器件，無國(guó)產(chǎn)替代產(chǎn)品，且無法找到貨源。在板所有存儲(chǔ)芯片的程序已經(jīng)讀出，因此提出了國(guó)產(chǎn)化固存替代方案。

2 原理分析

現(xiàn)有固存部件用于存儲(chǔ)綜合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)及讀取。內(nèi)部包含固存轉(zhuǎn)換板和存儲(chǔ)板兩個(gè)模塊，其中固存轉(zhuǎn)換板電路分為：輸入地址串并轉(zhuǎn)換部分、脈沖產(chǎn)生部分、地址LA8～13位譯碼部分、地址LA3～7位譯碼部分、地址LA0～2位譯碼部分、輸出數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換部分。功能框圖見圖1。

固存輸入的地址信號(hào)送入地址信號(hào)接口，脈沖信號(hào)送入脈沖、觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部分，脈沖信號(hào)經(jīng)過脈沖產(chǎn)生電路生成控制信號(hào)送給程序存儲(chǔ)器，地址信號(hào)經(jīng)順序排列后也送給程序存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器將地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)送出到輸出數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換部分，經(jīng)并串轉(zhuǎn)換送出到計(jì)算機(jī)部件。

3 國(guó)產(chǎn)化方案設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

國(guó)產(chǎn)化的固存模塊采用一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)原固存兩個(gè)模塊的功能。主要完成脈沖信號(hào)發(fā)生，地址順序重排，并行數(shù)據(jù)讀出，并行數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換四個(gè)功能。

其中，輸入信號(hào)包括輸入的串行地址、脈沖信號(hào)及觸發(fā)信號(hào);當(dāng)?shù)刂沸盘?hào)訪問程序存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)原有的固存程序時(shí)，將數(shù)據(jù)送到并串轉(zhuǎn)換部分;輸出的并行信號(hào)經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換送出給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CPU部件。

3.2 詳細(xì)方案設(shè)計(jì)

3.2.1 設(shè)計(jì)思路

脈沖觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路實(shí)現(xiàn)觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生功能，地址接口電路實(shí)現(xiàn)輸入地址重新排序功能。將脈沖觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生、地址接口部分和輸出數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換部分采用CPLD實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器采用FLASH實(shí)現(xiàn)。

3.2.2 芯片選型

1）CPLD器件，選用LATTICE 公司 IspLSI 1K系列ispLSI1032EA-100型號(hào)，規(guī)格如下：

供電電壓：5V;

兼容TTL及CMOS電平;

內(nèi)部PLD數(shù)量：600個(gè);

寄存器數(shù)量：192個(gè);

最大可用I/O引腳數(shù)：64個(gè);

最大輸入時(shí)鐘頻率：100MHz

傳播延時(shí)：最大12.5ns ;

工作溫度：-55°C到125°C。

2）FLASH器件，選用AMD公司AM29F400B芯片

供電電壓：5V;

容量：256K*16bit

工作溫度：-55°C到125°C。

3）比較器，選用TI公司TLV3502芯片，將輸入正弦波脈沖信號(hào)整形為標(biāo)準(zhǔn)電平。

供電電壓：2.7～5.5V;

輸入偏移電壓：1mV（典型值）;

傳播延時(shí)：4.5nS（TTL電平輸入，5V供電）;

工作溫度：-40°C到125°C。

4）針對(duì)輸入輸出接口，需要對(duì)輸入輸出信號(hào)隔離，故在輸入信號(hào)后級(jí)和輸出信號(hào)前級(jí)增加兩片54AHCT245芯片作為接口。

3.2.3 時(shí)序邏輯說明

原固存部件輸入時(shí)鐘信號(hào)CLK、脈沖信號(hào)ST、串行地址SA0K、SA0H、SA0L信號(hào)以及輸出數(shù)據(jù)SD0H、SD0L對(duì)應(yīng)時(shí)序關(guān)系如下表所示：

國(guó)產(chǎn)化固存模塊工作原理、時(shí)序邏輯及接口部分也與原固存部件相同，即在時(shí)鐘周期的第4到11個(gè)節(jié)拍送入SA0L，第6到10個(gè)節(jié)拍送入SA0H，第10個(gè)節(jié)拍送入SA0K;在下一個(gè)脈沖周期的第0到15個(gè)節(jié)拍送出上一個(gè)地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。

在國(guó)產(chǎn)化固存內(nèi)部邏輯實(shí)現(xiàn)時(shí)的流程如下：固存程序里燒寫程序數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)觸發(fā)脈沖信號(hào)到來之后，CPLD內(nèi)部計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)到脈沖周期的第15個(gè)下降沿之后，開始并串轉(zhuǎn)換。由于SA0L、SA0H、SA0K信號(hào)轉(zhuǎn)換在脈沖周期的4～11個(gè)完成轉(zhuǎn)換，因此可以在第12個(gè)脈沖的上升沿到來時(shí)將CE#、WE#、OE#置位，LA地址信息送出，此時(shí)FALSH將地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)送到總線上，在第13個(gè)脈沖上升沿到來時(shí)將SD0L并行數(shù)據(jù)送入CPLD，準(zhǔn)備在第0～15個(gè)脈沖周期的下降沿，將SD0L、SD0H數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換送出。

3.2.4? CPLD內(nèi)部功能模塊

（1）脈沖信號(hào)產(chǎn)生部分

當(dāng)脈沖信號(hào)下降沿到來時(shí)，經(jīng)延時(shí)一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍，依此類推，可產(chǎn)生ST0～ST15的脈沖信號(hào)

（2）計(jì)數(shù)器模塊

每個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿到來時(shí)，判斷脈沖信號(hào)，當(dāng)脈沖信號(hào)為1時(shí)，將計(jì)數(shù)值置為8;之后，每個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿將計(jì)數(shù)值到來時(shí)，計(jì)數(shù)值加1，直到計(jì)數(shù)值為15后，重0開始繼續(xù)加1計(jì)數(shù)。此功能模塊送出計(jì)數(shù)值及FLASH置位信號(hào)。

（3）地址串轉(zhuǎn)并模塊

在時(shí)鐘周期的上升沿到來時(shí)，判斷ST0～ST15脈沖節(jié)拍的電平。當(dāng)ST4節(jié)拍有效時(shí)，將輸入的串行數(shù)據(jù)存入模塊內(nèi)部寄存器的第0位;當(dāng)ST5節(jié)拍有效時(shí)，將輸入的串行數(shù)據(jù)存入模塊內(nèi)部寄存器的第1位，依次類推，完成8位地址的串并轉(zhuǎn)換。

（4）數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)串模塊

在rst信號(hào)低電平時(shí)，進(jìn)行復(fù)位操作，q輸出0;rst為高時(shí)，當(dāng)start信號(hào)的上升沿到來時(shí)，開始將并口的數(shù)據(jù)逐位輸出，每個(gè)時(shí)鐘輸出一位。先低位后高位的輸出方向，完成程序數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

3.2.5? FLASH芯片控制信號(hào)配置

當(dāng)SA0L、SA0H、SA0K信號(hào)轉(zhuǎn)換在脈沖周期的4～11個(gè)完成轉(zhuǎn)換后，在第12個(gè)脈沖的上升沿到來時(shí)將CE#、WE#、OE#置位，LA地址信息送出，此時(shí)FALSH將地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)送到總線上，在第13個(gè)脈沖上升沿到來時(shí)將SD0L并行數(shù)據(jù)送入CPLD，準(zhǔn)備在第0～15個(gè)脈沖周期的下降沿，將SD0L、SD0H數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換送出。

3.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

原有固存部件結(jié)構(gòu)部分包括：固存機(jī)殼和固存板模塊兩部分。使用時(shí)，將固存部件插入托架對(duì)應(yīng)位置，上電后即可進(jìn)行測(cè)試。

國(guó)產(chǎn)化固存部件殼體內(nèi)部采用一個(gè)固存模塊來替換原固存的轉(zhuǎn)換板和存儲(chǔ)板，不用改動(dòng)固存部件的結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)部件的原位替代。

3.4 試驗(yàn)驗(yàn)證

在對(duì)國(guó)產(chǎn)化固存部件驗(yàn)證時(shí)，制作專用固存部件測(cè)試設(shè)備，模擬固存模塊接口信號(hào)時(shí)序，采集輸出的數(shù)據(jù)程序文件，與原有程序文件進(jìn)行比較，結(jié)果無誤后將國(guó)產(chǎn)化部件裝入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)證。后又在部隊(duì)地面試驗(yàn)臺(tái)裝機(jī)驗(yàn)證，工作正常。

4 結(jié)論

通過國(guó)產(chǎn)化工作實(shí)踐，能夠降低備件采購(gòu)成本，減少設(shè)備維修費(fèi)用，確保進(jìn)口設(shè)備備件的及時(shí)供應(yīng)，提升了裝備技術(shù)水平，和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

國(guó)產(chǎn)化固存部件采用原位替換的方式，研制產(chǎn)品與原系統(tǒng)設(shè)備完全兼容。通過前期工作確認(rèn)，原有器件內(nèi)部的程序均已成功讀出，因此國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)滿足技術(shù)可行性要求。

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作者簡(jiǎn)介

齊寒波，（1979.6-），女，陜西西安，漢，碩士，工程師，電子信息。