Санкт-Петербург, ул.Чугунная, д.20
НеоТех-Контакт

Микросхемы фирмы Holt для авиации и космоса

Фирма Holt – один из самых авторитетных в мире производителей аналоговых и смешанных аналого-цифровых интегральных схем для шин передачи данных, используемых в аэрокосмической промышленности. Продукцию фирмы применяют более 400 изготовителей аппаратуры во всём мире.

Американская фирма Holt Integrated Circuits, расположенная в калифорнийском городе Мишн Вьехо (Mission Viejo), уже более двадцати лет выпускает интегральные микросхемы для эксплуатации в жёстких условиях. Благодаря приспособленности к этим условиям и высокой надёжности они широко используются в аэрокосмической отрасли, приборах для навигации, в системах управления двигателями, в технике связи и системах обеспечения безопасности.

Большая часть изделий, выпускаемых фирмой – это микросхемы для различных шин передачи данных и драйверы для устройств отображения информации. Среди них есть множество устройств с высоким уровнем интеграции, которые содержат как блоки, реализующие протоколы обмена, так и узлы для физического сопряжения с магистралью передачи информации. Потребитель получает готовое изделие, которое решает все его задачи в данной точке сети передачи данных. При этом такое изделие может не требовать программной настройки от ведущего устройства, все требуемые управляющие сигналы устройство считывает со специальных конфигурационных выводов. Благодаря этому оно готово к работе сразу после включения, и кроме того, повышается надёжность системы в целом за счёт независимости от надёжности программного обеспечения и каналов управления.

Высокий уровень применяемых технологий позволяет упаковывать микросхемы в небольшие пластиковые корпуса. Это позволяет намного уменьшать вес и габариты микросхем, не снижая их надёжность.

Основное внимание фирма уделяет качеству и надёжности своих изделий. Разработка новых изделий начинается с первоначального изучения требований заказчика и заканчивается отправкой готовой продукции в специально разработанных контейнерах, защищённых от воздействия электростатических разрядов.

Надёжность выпускаемой продукции, а также её соответствие самым строгим стандартам качества подтверждены множеством сертификатов, в том числе международных.

Выпускаемые изделия подвергаются аттестации, в ходе которой они проходят широкий набор испытаний. В диапазоне рабочих температур испытываются не только электрические параметры микросхем, но и механические, и климатические.

Микросхемы для бортового интерфейса ARINC 429

Первое место по разнообразию номенклатуры среди изделий компания Holt Integrated Circuits занимают микросхемы для широко распространённого бортового интерфейса ARINC 429. Они предназначены для работы в авиационных системах ориентации, навигации и связи, сбора данных и управления полётом.

ARINC 429 – это последовательная шина с дифференциальным RZ-сигналом, который передаётся по витой паре с волновым сопротивлением 75 Ом. На шине может быть только один передатчик и до 20 приёмников. Данные передаются по каналу связи в одном направлении, для организации двунаправленной передачи требуются два канала. Максимальная длина кабеля не специфицирована и зависит от числа приёмников и мощности передатчика. Большинство систем разрабатывается для расстояний примерно до 50 м, но при соответствующих условиях можно получить дальность до 100 м и более. По одной линии связи данные могут передаваться только в одну сторону. Скорость передачи до 100 кбит/с.

Существует отечественный аналог шины ARINC 429 - Последовательный канал информационного обмена по ГОСТ 18977-79 и РТМ 1495-75.

Фирма Holt выпускает несколько больших групп микросхем для шины ARINC 429:

  • Шинные драйверы, в том числе с защитой от молний и от перенапряжения, с одним источником питания 3,3 или 5 В и встроенным DC-DC преобразователем, в компактных корпусах SO-8.
  • Шинные приёмники. Среди них есть модели с допустимым диапазоном синфазного сигнала до ± 30 В, с фильтрацией шумов на входе, с режимом самотестирования, работающие с одним источником питания 3,3 или 5 В, в компактных корпусах SO-8.
  • Микросхемы для реализации протокола с параллельным интерфейсом или интерфеqсом SPI. Одни из них преобразуют сигналы ARINC 429 в параллельный 8- или 16-разрядный формат или в формат последовательного интерфейса SPI, другие выполняют обратное преобразование. Эти микросхемы содержат встроенные шинные драйверы и приёмники, программируемое распознавание меток и буферы FIFO.

Новейшая разработка фирмы Holt для сетей ARINC 429 – семейство приёмников HI-8477 / HI-8478. Эти приёмники специально спроектированы для работы без использования микроконтроллера и программного обеспечения. Их функции полностью конфигурируются через логические входы с КМОП уровнями. Это значительно повышает надёжность системы в целом, а также позволяет уменьшить стоимость конечного изделия, так как отпадает необходимость сертифицировать ПО.

Приёмники подключаются непосредственно к шине ARINC 429 и формируют на выходе 32-разрядные данные. Помимо собственно приёма сигналов шины, они могут опционально осуществлять контроль чётности и отбрасывать слова с ошибками, а также фильтровать поступающие данные в соответствии с меткой или группами меток (Рисунок 1).

HI-8477 - блок схема
Рисунок 1. Приёмник HI-8477 фирмы Holt
 

 

Устройства поддерживают как высокую, так и низкую скорость передачи по шине ARINC 429, работают на тактовой частоте 1 МГц от одного источника питания 3,3 В или 5 В. Входы приёмников обеспечивают защиту от молний в соответствии с требованиями RTCA/DO-160G, раздел 22.

HI-8478 отличается от HI-8477 инверсией выходных сигналов.

Микросхемы для сетей стандарта MIL-STD-1553

Другая большая группа продукции компании Holt Integrated Circuits – это микросхемы для сетей стандарта MIL-STD-1553.

Разработка спецификации MIL-STD-1553 началась в 1968 году, первая версия была утверждена в августе 1973 года. В 1975 году появилась версия 1553А, еще через три года – MIL-STD-1553B. С тех пор стандарт принципиально не изменялся. Сейчас это фактически мировой стандарт, признанный и поддерживаемый производителями аппаратуры и элементной базы многих стран. Несмотря на свой почтенный возраст, он не утратил актуальность, и поныне с успехом применяется в бортовой аппаратуре (прежде всего – авиационной и космической), на транспорте, в нефтедобывающей промышленности, системах специального назначения.

К сети MIL-STD-1553B могут подключаться три вида устройств: контроллер шины (bus controller, BC), оконечное устройство / удаленный терминал (remote terminal, RT) и монитор шины (monitor terminal, MT). Одновременно в сети может быть только один контроллер, он инициирует все сеансы передачи данных по шине. Монитор шины отличается от оконечного устройства тем, что он не может передавать сообщения по шине. Он занимается отслеживанием транзакций на шине и их записью. Эти записи могут быть использованы для последующего анализа.

Для передачи данных используется самосинхронизирующийся манчестерский сигнал (Manchester II), среда передачи – экранированная витая пара. Соединение приёмников и передатчиков с линией передачи осуществляется через трансформаторную развязку. Протокол передачи – полудуплексный, «команда-ответ». К одному передатчику подключаются до 31 приёмника. Длина отвода от магистрали не должна превышать 6 м. Длина всей магистрали в стандарте не оговаривается, по экспериментальным данным [5] может составлять до 500 – 700 м в зависимости от используемого типа кабеля. Максимальная скорость передачи – 1 Мбит/с.

Развитием стандарта MIL-STD-1553 является MIL-STD-1760. В нём добавлена проверка контрольных сумм по методу CRC.

Российские аналоги MIL-STD-1553 – ГОСТ 26765.52-87, ГОСТ Р 52070-2003, МКО.

Фирма Holt Integrated Circuits предлагает разработчикам широкий выбор микросхем для построения систем на базе MIL-STD-1553. Многие микросхемы имеют высокий уровень интеграции и содержат в одном корпусе устройства реализации протокола, приёмопередатчики, ОЗУ и специальные интерфейсы. Для большинства этих изделий выпускаются наборы средств разработки и программное обеспечение, которые позволяют новым пользователям быстрее освоить продукцию Holt и сократить цикл создания новой аппаратуры. Кроме того, Holt Integrated Circuits производит отдельные приёмопередатчики и трансформаторы, которые можно использовать с устройствами на FPGA или микроконтроллерами.

Фирма выпускает четыре группы устройств для MIL-STD-1553:

Одна из последних разработок фирмы Holt – самые компактные в мире (64-выводной корпус PQFP или QFN размерами 5х6 мм) решения для сетей MIL-STD-1553 / MIL-STD-1760 семейства MAMBA™.

Семейство представлено четырьмя микросхемами, которые в разных комбинациях реализуют функции устройств для шины. Все они имеют интерфейс SPI, работающий на частоте 40 МГц и встроенные сдвоенные приёмопередатчики на кристалле. Кроме того, все устройства семейства содержат внутреннее статическое ОЗУ объёмом 8К х 17 бит и обеспечивают параллельную независимую работу встроенных в них терминалов при минимальном участии ведущего устройства.

Новые устройства не только имеют самые малые размеры в своём классе. Комбинации функций в разных микросхемах семейства позволяет получить наибольшую экономическую эффективность решений (Таблица 1).

Таблица 1. Состав семейства интегрированных терминалов MAMBA™ фирмы Holt
Устройство Тип  Описание  Год выпуска 
HI-6138  MAMBA™
BC / RT / MT 
Самое маленькое в мире решение. Питание 3,3 В. BC, MT и RT могут работать параллельно. Встроенный сдвоенный приёмопередатчик. ОЗУ 8К х 17 с проверкой чётности. Интерфейс SPI 40 МГц.  2015 
HI-6137  MAMBA™
BC / RT 
Самое маленькое в мире решение. Питание 3,3 В. BC и RT могут работать параллельно. Встроенный сдвоенный приёмопередатчик. ОЗУ 8К х 17 с проверкой чётности. Интерфейс SPI 40 МГц.  2015 
HI-6136  MAMBA™
RT / MT 
Самое маленькое в мире решение. Питание 3,3 В. MT и RT могут работать параллельно. Встроенный сдвоенный приёмопередатчик. ОЗУ 8К х 17 с проверкой чётности. Интерфейс SPI 40 МГц.  2015 
HI-6135  MAMBA™
RT 
Самое маленькое в мире решение. Питание 3,3 В. ОЗУ 8К х 17 с проверкой чётности. Интерфейс SPI 40 МГц.  2015