LFS 1

47 Bit

0

∑ l * r <= b

mit: l: Nachrichtenlänge

r: Senderate/-frequenz

b: Bandbreite

in Realität: 0,6*b

1 Mbit/s

100 Mbit/s

67 Byte

min: 17 Byte

max: 1471 Byte

immer 4 zusammenhängende Bytes

• 1-4: immer reserviert

• 5-8: FS (functional Status)--> mitgeteilt, ob Daten zu verwerten sind

• zu übertragende Daten (immer mind 4 Bytes, auch wenn nur 1 Byte verwendet wird)  

• nach 4 Mal Daten wieder 4 Bytes mit FS

No Data

Normal Operation

Functional Test

No Computed Data

Bandwith Allocation Gap

minimale Zeit zwischen dem Versenden 2er Datenpakete auf einem Virtual Link

--> Steuerung der Bandbreite

Maximum Transmission Unit

Maximaler Payload eines Virtual Links bei bestimmter Bandbreite

Kombination Aviatik und Elektronik

Gesamtheit elektronischer Luftfahrtgeräte sowie die Wissenschaft und Technik dieser Geräte und Systeme

Technisches Luftfahrtsystem aus Sensoren, Aktuatoren, Daten, Datenübermittlung, Steuer-, Regelungs- und Überwachungsfunktionen, welches mit Luftfahrttauglicher digitaler Rechnertechnologie (Avionik) umgesetzt ist

getrennter Daten- und Programmspeicher

--> Befehlskette aus Datenspeicher

--> zusätzliche Daten aus Programmspeicher

kein getrennter Daten- und Programmspeicher

--> technisch kein Unterschied zwischen Befehlen und Daten

--> heute am weitesten verbreitet

1. Fetch --> Befehl wird geholt

2. Decode --> Befehl wird decodiert

3. Fetch Operands --> Daten werden gelesen (falls nötig)

4. Execute --> Berechnungen werden ausgeführt

5. Write back --> Daten werden geschrieben

sequentielle Kette von Befeheln, deren Abarbeitung im digitalen Rechner die gewünschte Systemfunktionalität herstellt

höchst-wertiges Byte an erster Stelle (HH:MM:SS)

niedrigst-Wertiges Byte an erster Stelle (DD:MM:YYYY)

Central Processing Unit

PUSH

POP

Von-Neumann-Zyklen werden verschachtelt ausgeführt

--> Ausführung des Nachfolgenden Tasks beginnt, bevor aktueller vollständig abgeschlossen

--> nur möglich, wenn die Befehle unabhängig voneinander sind (ihre Ergebnisse nicht gegenseitig brauchen)

Anhalten der Pipeline, bis benötigtes Ergebnis vorhanden ist

verwerfen aller Ergebnisse nach der letzten Entscheidung, Leeren der Pipeline und Neustart mit korrekter Entscheidung

bei bedingten Sprüngen wird Pipeline mit der wahrscheinlichsten Befehlsfolge nach dem Sprung fortgesetzt

--> wenn falsch, Pipeline anhalten und bereits berechnete Ergebnisse verwerfen

zusammenhängende Speicherbereiche in Cache laden, damit sie bei Zugriff schneller an Prozessor übergeben werden können

--> wenn falscher Inhalt im Cache --> neu laden 

--> wenn oft neu laden: schlecht --> Thrashing

• Prozessorkern

• RAM (Hauptspeicher)

• ROM/EPROM/EEPROM (nicht flüchtiger Speicher; Festplatte)

• Ein-/Ausgabe

• Unterbrechungssteuerung

• Zähler/Zeitgeber

• Erweiterungsbusschnittstelle

• Überwacht Programmaktivitäten des Microcontrollers

• erkennt Abstürze

• Funktion: Wird bestimmter Wert zugewiesen, zB 15 Takte --> hat Programm innerhalb der 15 Takte Watchdog nicht erhöht --> Watchdoog löst Reset aus

• n_watch >= Anzahl Takte bis nächste Rückmeldung +1

es geht immer um die Peripherie-Geräte 

--> je höher Zahl, desto mehr Spannung muss ausgehalten werden

Rechner in E-Bay:

L1: E-Bay

L2: Druckbereich

L3: Rumpf

L4 Exponiert

Rechner im Rumpf

L5: E-Bay

L6: Druckbereich

L7:Rumpf

L8: Exponiert

max. Zeitliche Ungenauigkeit mit der Zeitbedingung erfüllt werden kann

Das logische und zeitliche Verhalten einer Funktion ist bei gleichen Eingangsbedingungen immer gleich.

• zeitl. Verhalten periodischer Tasks vor Ausführung geplant

• Reihenfolge ist vorgegeben und wiederholt sich

--> für zyklische Abläufe

--> für sicherheitskritsiche Aufgaben

--> Determinismus kann garantiert werden

• geringe Flexibilität gegenüber Änderungen der Aufgabenstellung

• Reaktion auf aperiodische Ereignisse nicht vorgesehen

• Ablauf zur Laufzeit geplant

• wenn Ereignis eintritt, wird Task ausgeführt

--> wenn sowohl periodische als auch aperiodische Ereignisse möglich sind

• Rechtzeitigkeit kann nicht in jedem Fall garantiert werden

• bei niedriger Priorität des Ereignisses kann es zu großen Schwankungen der Ausführungszeit kommen

Eine Instanz eines Tasks mit exklusiver Befehlskette, Daten- und Stapelspeicher.

Eine Instanz eines Tasks innerhalb eines Prozesses mit geteilter Befehlskette und Daten aber exklusivem Stapelspeicher.

• Wechsel zwischen Tasks findet an vorher definierten Punkten statt

• Wechselpunkt ist Teil des Tasks und wurde explizit beim Programmieren eingebaut

• Betriebssystem ist nicht unbeding notwendig

--> nicht in Luftfahrt

• erzwungener Wechsel zwischen laufenden Tasks durch Betriebssystem

• Task ist in der Regel zum Wechselzeitpunkt nicht abgeschlossen --> wird zu späterem Zeitpunkt fortgesetzt

1. Prüfen, ob Unterbrechungsaufforderung angenommen werden kann --> kein Task mit höherer Priorität am laufen

2. aktueller Inhalt des Programmzeigers und Stapelspeichers auf eigenem Stapelspeicher sichern

3. Startadresse der Interrupt-Service-Routine in Programmzeiger laden und ausführen

4. nach Unterbrechungsbehandlung wird alte Prozessorstatus wieder vom Stapelspeicher geholt und unterbrochene Task wieder aufgenommen

• Aktionen in Endlosschleife nach vorgegebener Reihenfolge und Zeiten 

• keine Unterbrechungen/Zeitgeber

• einfachste Form der Ablaufsteuerung

• Endlosschleife, in der geprüft wird, ob es Zeit für bestimmte Aufgabe ist, zB durch Zähler

• ist Zeit erreicht: Aktivität ausführen

--> gut geeignet für synchrone Aufgaben

• Task wird dann Rechenzeit zugewiesen, wenn es was zu tun gibt

• Wartezeit: Prozessor im Ruhezustand

• Entscheidung anhand von Prioritäten, Zeiten und Taskzuständen

• ruhend: nicht ablaufbereit

• bereit: alle Zeitbedingungen etc. sind erfüllt, nur Zuteilung zum Prozessor fehlt noch

• laufend: Task wird auf Prozessor ausgeführt

• blockiert: Task wartet auf Ergebnis etc

• beendet: Task ist am Ende seiner Befehlskette

preemptive Echtzeitablaufsteuerung für periodische Tasks mit festen max. Ausführungszeiten, wobei Priorität invers zur Periode

--> wenn max. Prozessorauslastung eingehalten wird kann einhaltung aller Deadlines garantiert werden

für Echtzeitfähigkeit u<= 70%

Standard zur Entwicklung von IMA-Modulen (Integierte Modulare Avionik)

• innerhalb einer A653-Partition kann es mehrere Ausführungsstränge geben

• A653- Prozesse teilen sich Speicher und Prozessor der Partition

• A653-Prozesse können sich gegenseitig beeinflussen und stören

• A-653-Prozesse können periodisch oder aperiodisch sein

--> Entspricht Thread in normalem Betriebssystem

• räumliche Partitionierung --> Speicher, Ein-/Ausgabe --> vollständig gekapselte Speicherbereiche

• zeitliche Partitionierung --> Prozessor, Netzwerke --> vollständig gekapselte, unabhängige Rechenzeiten --> Major-Time-Frame MAF

Das Zeitintervall, nach dem sich die Ausführung aller Partition-Windows wiederholt.

-->Zeit, nach der das Schaubild wieder von vorne anfängt

Ein Zeitabschnitt innerhalb eines MAF (Major Time Frames), in der eine Partition den Prozessor bekommt.

Es wird immer nur die neueste Nachricht gelesen.

--> Nachrichten, die zwischendrin gekommen sind und nicht abgeholt wurden gehen verloren

• meist gibt es mehrere Plätze

• es wird immer die älteste Nachricht abgeholt. sind alle Plätze belegt und es kommt eine neue Nachricht, wird diese verworfen

• es kann erst wieder eine neue Nachricht einen Queing-Platz bekommen, wenn mindestens 1 frei ist

Verlustfreie Abtastung ist gewährleistet, wenn Abtastfrequenz mind. doppelt so groß wie max. auftredende Signalfrequenz

Achtung! Gilt auch für Störsignale

Differenz zwischen kontinuierlichem (Eingangssignal) und quantisiertem (digitalem) Signalmax. 0,5*U_Stufe

• U_max,opt = U_max-0,5*U_Stufe

• U_min,opt = U_min+0,5*U_Stufe

--> U_Stufe,opt = (U_max-U_min)/2^n_bits

hält Ausgabespannung des D/A-Konverters für 1 Abtrastperiode konstant

Signal wird als Spannungsdifferenz auf 2 Leitern übertragen --> +Signal und -SignalAuf Empfängerseite werden die Spannungen voneinander Abgezogen --> U_empf = (U_Signal + U_Störung)-(-U_Signal+U_Störung) = 2* U_Signal

• Lightning and Electromagnetic Protection

• Schaltung zum Schutz der internen Elektronik vor ZB Blitzschlag, Überspannung, Störfrequenzen

• Besteht aus Absicherung und Entstörung

Q = (U1-U2)/(U1+U2)

Zeitliche Synchronisierung von Sender und Empfänger auf ein Busnachrichtensignal, da dass dieses korrekt interpretiert werden kann.

--> gleiches Verständnis über Nachrichtenanfang, Länge eines Bits

Ein Teilnehmer des Busses, der die anderen durch übermäßig viele Nachrichten blockiert

Mehrere Funktionen werden bei IMA auf dem gleichen Rechner

ausgeführt, bei föderierten Systemen hat jede Funktion ein eigenes System

Betriebssystem nach dem ARINC653 Standard sorgt für robuste räumliche

und zeitliche Partitionierung

Physikalisch: Sterntopologie

Virtuell: 1-N

CAN, AFDX, ARINC429, TTP, ARINC629

Nein, denn dadurch würde unnötig viel Bandbreite reserviert werden, die für

andere Funktionen nicht mehr zur Verfügung stünde.