انتخاب تحلیلگر گذرگاه داده

امروزه با تغییر و پیچیده‌تر شدن گذرگاه‌های اویونیک در هواپیما‌های تجاری و نظامی، وجود یک تحلیلگر گذرگاه می‌تواند نقش مهمی را ایفا کند. تحلیلگر گذرگاه به عنوان یک ابزار مهم در طول فرآیندهای یکپارچه‌سازی، صحت‌سنجی، توسعه و تعمیر و نگهداری سیستم‌های اویونیکی عمل می‌کند. در حال حاضر هواپیماها ممکن است شامل گذرگاه‌هایی مانند MIL-STD-1553، ARINC 429، CAN یا ARINC 664(AFDX) به عنوان بخشی از سیستم کلی باشند. بنابراین انتخاب یک تحلیلگر گذرگاه، عنصری مهم در یکپارچه‌سازی و طرح‌های تست پلتفرم‌ از همان مراحل اولیه پروژه به حساب می‌آید.

انواع تحلیلگرهای در دسترس

امروزه دو نوع تحلیلگر گذرگاه در بازار موجود است. نوع اول به صورت مستقل بوده و با عنوان تحلیلگر جعبه‌ای (box) شناخته شده است. برخی از این نوع از تحلیلگرها بسیار اختصاصی هستند و ممکن‌ است برای استفاده در گذرگاه‌هایی با ترافیک پیچیده مشکل آفرین شوند. در واقع کنترل‌ها و دستورالعمل‌ها گاهی اوقات سری و پنهانی هستند و استفاده از چنین تحلیلگرهایی چالش برانگیز خواهد بود.

دومین نوع از تحلیلگرها بر اساس کامپیوترهای شخصی عمل می‌کنند. به دلیل اینکه PC یک پلتفرم قابل برنامه‌ریزی است، نمایش اطلاعات گذرگاه در قالب معنادار و سفارشی بسیار آسان‌تر خواهد بود. به طور کلی این نوع از تحلیلگر یک رابط کاربری گرافیکی (GUI) است که توسط سیستم‌عامل ویندوز میزبانی می‌شود. رابط کاربری گرافیکی اجازه می‌دهد تا تحلیلگر داده را در چند شکل از نمایش مبتنی بر پیام‌های اصلی از داده‌های خام گرفته تا نمایش داده در واحدهای پیشرفته مهندسی یا فرمت‌های گرافیکی همچون نمودار نشان دهد. داده‌ها همچنین می‌توانند با ابزارهای دیگر مانند excel استخراج شوند.

یکی از نمونه‌های تحلیلگر مبتنی بر ویندوز توسط شرکت سیستم‌های آباکو به نام BusTools ارائه شده است. این تحلیلگر برای پروتکل‌های MIL-STD-1553، ARINC 429 و AFDX قابل اعمال است. بسته ارائه شده توسط آباکو علاوه بر نرم‌افزار، شامل یک لپ‌تاپ، کارت‌های سخت‌افزاری و کابل برای اتصال به گذرگاه نیز است.

تحلیلگر BusTools

انتخاب فرم فاکتور

به عنوان بخشی از انتخاب فرم فاکتور محصول برای رابط تحلیلگر، باید کاربرد مشخصی از آن در نظر گرفته شود. اغلب در مرحله توسعه، یکپارچه‌سازی و اعتبارسنجی یک برنامه، استفاده از تحلیلگر برای محیط کنترل‌شده یا آزمایشگاهی مورد نیاز است. در این مورد رایانه میزبان معمولا از نوع صنعتی و رومیزی است که فرم فاکتور مناسب برای این نوع پلتفرم‌ها شامل CompactPCI، PCI و PCI Express خواهد بود.

برای توسعه و تست سیستم‌های اویونیک در حال پرواز یک رویکرد قابل حمل مورد نیاز است. بنابراین فرم فاکتورهای موجود شامل USB، PCMCIA و ExpressCard هستند که به یک دستگاه لپ‌تاپ که پایه تحلیلگر گذرگاه است، متصل می‌شوند. این روش توانایی استفاده از قدرت یک تحلیلگر کاملا کاربردی را در خط پرواز یا داخل هواپیما فراهم می‌کند.­

توابع یک تحلیلگر گذرگاه

چهار نوع تابع مجزا برای انجام عملیات تحلیلگر گذرگاه مورد نیاز است که شامل شبیه‌سازی، نمایش اطلاعات، تجزیه و تحلیل و ثبت اطلاعات و پخش ترافیک گذرگاه می‌شود.

شبیه‌سازی: شبیه‌سازی تعداد زیادی اجزای سخت‌افزاری روی گذرگاه، این اجازه را به کاربر می‌دهد تا محیط خارجی LRU (واحد قابل تعویض روی خط) را اداره کند و در نتیجه تحت محرک‌های مختلف اعتبار عملیات‌ها را بسنجد. در واقع یک آنالیز خوب باید قادر به تولید داده در قالب مناسب برای انتقال روی گذرگاه باشد و همچنین بتواند یک یا چند LRU را شبیه‌سازی کند. علاوه بر این تحلیلگر باید قادر به تزریق شرایط خطا روی گذرگاه باشد تا شرایطی واقع‌گرایانه نسبت به نحوه انجام عملیات آن ایجاد شود. بنابراین سخت‌افزار و نرم‌افزار تحلیلگر باید توانایی شبیه‌سازی تمام جنبه‌های سیستم را داشته باشد.

در مورد Mil-STD-1553 تحلیلگر باید در حالیکه کنترل‌کننده گذرگاه و چند ترمینال را شبیه‌سازی می‌کند، همزمان نظارت کاملی بر ترافیک گذرگاه داشته باشد. برای ARINC 429 تحلیلگر باید ظرفیت نظارت بر تمامی گذرگاه‌ها را داشته باشد، این در حالی است که به طور همزمان سنسورها و منابع فرستنده اطلاعات را نیز شبیه‌سازی می‌کند. در مورد AFDX نیز تحلیلگر علاوه بر شبیه‌سازی تمامی ته‌سیستم‌ها و لینک‌های مجازی، باید بر ترافیک شبکه نظارت کرده و تمامی اطلاعات منتقل شده را ذخیره کند.

نمایش اطلاعات: اگر نتوان اطلاعات گذرگاه را در قالب معنادار مشاهده کرد، تحلیلگر گذرگاه ارزش زیادی نخواهد داشت. برای مثال تحلیلگر BusTools/1553 داده‌ها را روی طرح یک هواپیما یا موشک به کاربر نشان می‌دهد. مکان‌های تعیین شده LRUهای مختلف روی این طرح نشان داده می‌شود. اینگونه نمایش اطلاعات برای پرسنل تعمیر و نگهداری مفید است. همچنین این تحلیلگر می‌تواند داده‌های خام را به واحدهای مهندسی تبدیل کند و آن‌ها را از طریق یک سری شاخص‌ها و نمودارهای بسیار شبیه به پنل ابزار و شاخص‌های کابین خلبان نمایش دهد.

نمایش توپولوژی هواپیما و شناسایی LRUهای مختلف روی گذرگاه توسط تحلیلگر BusTools/1553

ارائه طیف وسیعی از ویجت‌ها برای نمایش فعال پیام‌های گذرگاه توسط BusTools/1553

تجزیه و تحلیل و ثبت داده‌ها: تجزیه و تحلیل داده‌ها اساس یکپارچه‌سازی و توسعه سیستم‌های اویونیک است. آیا LRUها زمانیکه با اطلاعاتی حاوی خطا روبه‌رو می‌شوند، به درستی رفتار می‌کنند؟ آیا LRUها به هرگونه خطا در گذرگاه واکنش نشان می‌دهند؟ آیا زمان‌بندی و محتوای پیام‌ها معیارهای طراحی سیستم‌ها را برآورده می‌کند؟ همه این سوال‌ها را می‌توان با تحلیلگر مناسب پاسخ داد. یک نمایش برنامه‌ریزی شده از عملیات گذرگاه به کاربر این اجازه را می‌دهد که از درستی عملکرد یک LRU برای پروتکل گذرگاه اطمینان حاصل کند. تحلیلگر می‌تواند خطاهای پروتکل را شناسایی و روی گذرگاه نمایش دهد. همچنین به کاربر اجازه صحت‌سنجی و تایید داده منتقل‌شده توسط LRU داده می‌شود.

پخش داده: قابلیت پخش به کاربر اجازه می‌دهد مجددا سناریو پیام روی یک گذرگاه که قبلا تحت شرایط کنترل‌شده قرار داشته، بازنشانی شود. این بدان معناست که اطلاعات می‌تواند از یک LRU فعال در هواپیما ذخیره و برای پخش با نرم‌افزار و سخت‌افزار تحلیلگر، به آزمایشگاه منتقل شود. انتقال داده می‌تواند روی گذرگاه و شرایط حاکم در سیستم شبیه‌سازی شده در آزمایشگاه، تکرار شود.

جمع‌بندی

تحلیلگر‌های گذرگاه نقش قابل ملاحظه‌ای را در یکپارچه‌سازی، صحت‌سنجی و توسعه سیستم‌های اویونیک بازی می‌کنند. انتخاب درست تحلیلگر گذرگاه می‌تواند زمان، هزینه و میزان تلاش و ریسک برنامه را به طور قابل توجهی کاهش دهد. تعداد زیادی تحلیلگر گذرگاه وجود دارد که از بین آن‌ها شرکت آباکو ابعاد گسترده‌ای در ارائه محصولات دارد. در واقع BusTools محصولی کامل برای انجام عملیات‌های یاد شده در این مقاله است.