ЖУРНАЛ «СТА» №2/2005

вой аппаратуры обеспе- чивается выбором нако- пителя с одним номина- лом питающего напряже- ния, а также использова- нием нагревательного элемента и специальных амортизаторов. При компоновке борто- вой аппаратуры в разра- ботках ИПМТ ДВО РАН широко применяется унифицированный мо- дуль цифровой обработки сигналов (ЦОС), создан- ный на базе сигнального процессора [5]. Плата ЦОС предназначена для обработки сигналов в режиме реального време- ни и может быть основой для разработки бортовых систем АПР, таких как гидролокаторы, устройства акустической навигации, управления двигателями и т.п. В состав платы ЦОС входят (рис. 4): ● сигнальный процессор ADSP218x/L/M/N с фиксирован- ной точкой и производительностью до 80 миллионов команд в секунду; ● микроконтроллер ATMEL ATme- ga16L, который используется для ор- ганизации взаимодействия сигналь- ного процессора с бортовым после- довательным каналом обмена RS485, обеспечивая передачу дан- ных со скоростью до 1 Мбод; ● двухканальный сигмадельта АЦПЦАП AD7729 с частотой дис- кретизации до 200 кГц. На плате предусмотрено место для размещения электронных схем обслу- живаемого платой устройства (рис. 5). Для решения задач нижнего уровня (сопряжение с датчиками, управление исполнительными устройствами) при- меняются микроконтроллеры с разли- чной степенью функциональной инте- грации, производительностью, объё- мом встроенной памяти. Модули вторичных преобразовате- лей напряжения питания, как гальва- нически изолированных, так и без изоляции, позволяют реализовать концепцию распределённого питания систем АПР непосредственно от бор- товой батареи. Для питания бортового компьютера применяются D C / D C  п р е о б р а з о в а т е л и NFC1548S05 и CXA2048S05 фирмы Artesyn Technologies, а для питания бортовых устройств с цифровой обработкой сигналов – DC/DCпре- образователи Traco TEN 42411. Все перечисленные преобразователи под- твердили свою высокую надёжность. И СПОЛЬЗУЕМЫЕ БОРТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ При построении ядра системы уп- равления АПР важен выбор одноплат- ных бортовых компьютеров (ОК). Ус- ловия эксплуатации и практический опыт разработки АПР в ИПМТ ДВО РАН позволяют сформулировать ос- новные требования к выбору ОК и его комплектующих при создании новых и модернизации существующих роботов [4, 6]. Малые габариты важны для миними- зации объёма устройства с целью опти- мального размещения в стандартных прочных контейнерах с внутренним диаметром (D) 150 мм и длиной (L) 400 мм. Приведём размеры малогаба- ритных одноплатных компьютеров, со- ответствующих различным промыш- ленным стандартам: ● 114 × 124 мм для плат MicroPC; ● 146 × 102 мм для плат формата Biscuit 3,5" (сопоставимы с размерами 3,5" НЖМД для ПК); ● 90 × 96 мм для плат РС/104. Пониженное энергопо- требление улучшает теп- ловой режим работы бортового компьютера и повышает в целом надёжность устройства. Центральный процессор как наиболее энер- гоёмкое устройство бор- тового компьютера должен эксплуати- роваться в заданных условиях с пас- сивным охлаждением (основной теп- лоотвод – через радиатор). Питание желательно напряжением одного но- минала, например +5 В. Условия эксплуатации определяют в качестве основных требования по ус- тойчивости к температурным измене- ниям, влажности, ударам и вибрации: ● расширенный диапазон рабочих температур –20…+70°С, функцио- нирование в замкнутом объёме, на- пряжённый тепловой режим (опыт эксплуатации двух бортовых компь- ютеров Octagon Systems 5066 с про- цессором AMD 5x86/133 МГц в кон- тейнере с внутренним диаметром 230 мм показал, что перегрев про- цессора – температура замерена на радиаторе – по отношению к темпе- ратуре внешней среды может соста- влять 50…55°С); ● повышенная влажность до 95% без конденсации влаги (оперативный ремонт в морских условиях); ● вибрация/удары до 5/20g. Функциональная завершённость до- стигается интеграцией на одной плате 72 СТА 2/2005 РАЗ РА БО Т КИ / ПОД ВОДНЫ Е АППА РАТ Ы www.cta.ru Монтажное поле пользователя АЦП'ЦАП AD7729 REF ADC1 ADC2 DAC Аналоговый интерфейс Последовательный интерфейс ввода'вывода Параллельный интерфейс ввода'вывода Аналоговый модуль ЦОС Сигнальный процессор ADSP 218x DATA 16 IDMA SPORT 0 SPORT 1 I/O Микроконтроллер ATmega SPI UART ADC, I/O Отладочный интерфейс программирования и RS'485 Флэш'память Базовый модуль ЦОС Рис. 4. Структурная схема платы ЦОС Рис. 5. Внешний вид конструкции платы ЦОС