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  3. 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

admin2012-07-19  33
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。
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