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阅读以下有关嵌入式系统设计的说明。 [说明] 某公司承接了某机载嵌入式系统的研制任务。该机载嵌入式系统由数据处理模块、大容量模块、信号处理模块、数据交换模块和电源模块等组成。数据处理模块有2个,分别完成数据融合和导航通讯任务;大容量模块主要功能
阅读以下有关嵌入式系统设计的说明。 [说明] 某公司承接了某机载嵌入式系统的研制任务。该机载嵌入式系统由数据处理模块、大容量模块、信号处理模块、数据交换模块和电源模块等组成。数据处理模块有2个,分别完成数据融合和导航通讯任务;大容量模块主要功能
admin
2012-07-19
55
问题
阅读以下有关嵌入式系统设计的说明。
[说明]
某公司承接了某机载嵌入式系统的研制任务。该机载嵌入式系统由数据处理模块、大容量模块、信号处理模块、数据交换模块和电源模块等组成。数据处理模块有2个,分别完成数据融合和导航通讯任务;大容量模块主要功能是存储系统数据,同时要记录信号处理模块、数据处理模块的自检测、维护数据,向数据处理模块提供地图数据;信号处理模块的处理器为专用的DSP,接收红外、雷达等前端传感器数据并进行处理,将处理后的有效数据(数据带宽较大)发送给数据处理模块;数据交换模块主要负责系统的数据交换;电源模块主要负责给其他模块供电,电源模块上没有软件。
要求该机载嵌入式系统符合综合化、模块化的设计思想,并考虑系统在生命周期中的可靠性和安全性,以及硬件的可扩展性和软件可升级性,还要求系统通讯延迟小,支持多模块上的应用任务同步。
在设计系统架构时,李工提出了如图3-1所示的系统架构,即模块间的网络通信采用光纤通信(Fiber Channel,FC)技术,而王工认为应采用VME总线架构,如图3-2所示。王工的理由是公司多年来基于VME总线技术设计了多个产品,技术成熟,且费用较小。但公司经过评审后,决定采用图3-1所示的基于FC的系统结构。
请用500字以内的文字,说明VME和FC各自的特点,并针对机载嵌入式系统的要求指出公司采用李工方案的理由。
选项
答案
1.VME总线采用存储映射方式,多主仲裁机制,同一时刻由单一主机控制,同时仲裁机制为菊花链方式。 针对本系统要求,采用VME方案存在如下问题: a)当多主机设备仲裁时,按菊花链的连接次序一个主机处理完成后,才能将控制权交给另一主机控制总线,导致任务执行延时大,不能满足“系统通讯延迟小”以及“支持多模块上的应用任务同步”的要求; b)与FC相比,VME总线实时性差,带宽低; c) VME总线方式限制了可扩展性。 2.FC采用消息包交换机制,支持广播和组播。 针对本系统要求,采用FC方案有以下优点: a)由于采用消息包交换机制,支持广播和组播,任务执行并发性好,能满足“系统通讯延迟小”以及“支持多模块上的应用任务同步”的要求。 b)与VME比较,FC实时性好,带宽高; c) FC的误码率低,所以可靠性高; d)允许在同一接口上传输多种不同的协议,对上层应用实现提供了便利; e) FC采用消息机制,FC可扩展性好,如模块较多可采用多个FC网络交换模块级联; f)传输距离远,当与外部其他设备相连时,比较方便; g)系统采用统一的FC网络代替了VME底板总线,降低总线驱动的功耗,简化了底板。
解析
本题考查嵌入式系统设计的应用知识。嵌入式系统的设计和实现是一个较为复杂的工程,涉及软件和硬件基础知识,本题要求按综合化、模块化的设计思想,其中涉及FC、VME总线以及ARINC653操作系统的概念,比较新颖,需要考生仔细阅读题意,结合相关计算机软硬件知识回答问题。
题中给出的两种方案在机载系统中都是常用方案,考生要综合考虑题干中提到的系统需求,即要求该机载嵌入式系统符合综合化、模块化的设计思想,并考虑系统在生命周期中的可靠性和安全性,以及硬件的可扩展性和软件可升级性,还要求系统通讯延迟小,支持多模块上的应用任务同步。同时,信号处理模块接收红外、雷达等前端传感器数据并进行处理,将处理后的有效数据的带宽较大,需要通过系统网络发送给数据处理模块。这就要考虑传统的VME总线的带宽能否满足要求。
VME (VersaModule Eurocard)总线是一种通用的计算机总线,VME总线采用存储映射方式,多主仲裁机制,同一时刻由单一主机控制,同时仲裁机制为菊花链方式。针对本系统要求,当多主机设备仲裁时,按菊花链的连接次序将一个主机处理完成后,才能将控制权交给另一个主机来控制总线,导致任务执行延时大,不能满足“系统通讯延迟小”以及“支持多模块上的应用任务同步”的要求;VME数据传输速率为0~500Mbps,一般实际设计的嵌入式系统大多在100Mbps以内,而FC的数据传输速率为1Gbps到10Gbps; VME总线方式也限制了可扩展性。
FC具有的特点是传输率高,允许在同一接口上传输多种不同的协议,传输距离远,采用单模光纤作为数据传输介质时,传输距离可高达10km;连接简单灵活,误码率低(BER<10-12)等。
由于FC采用消息包交换机制,支持广播和组播,任务执行并发性好,能满足“系统通讯延迟小”以及“支持多模块上的应用任务同步”的要求;与VME比较,FC实时性好,带宽高;允许在同一接口上传输多种不同的协议,对上层应用实现提供了便利;FC采用消息机制,扩展性好,如模块较多可采用多个FC网络交换模块级联;传输距离远,当与外部其他设备相连时,比较方便;系统采用统一的FC网络代替了VME底板总线,降低总线驱动的功耗,简化了底板。
因此,公司经过评审后,决定采用图3-1所示的基于FC的系统结构。
转载请注明原文地址:https://kaotiyun.com/show/TNQZ777K
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系统架构师下午案例分析考试题库软考高级分类
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系统架构师下午案例分析考试
软考高级
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