[发明专利]基于时间触发协议TTP/C总线的电子控制器及FADEC系统

说明书

技术领域

本发明涉及发动机控制和计算机总线技术领域，尤其涉及一种基于时间触发协议TTP/C总线的电子控制器及FADEC系统。

背景技术

当前主流的航空发动机FADEC（Full Authority Digital Engine Control：全权限数字电子控制）系统中的电子控制器普遍采用集中式双通道冗余架构，板级间通过控制总线、地址总线、数据总线直接参与板级的信息交互这种架构的计算资源高度集中在机箱内部的计算与控制模块上，会带来了以下问题：

（1）由于板级间需要各种总线共同参与数据的交换，让布线变得复杂，抗干扰性差；

（2）由于计算与控制模块有大量的触发事件需要处理，低优先级的事件不容易得到处理，并使数据采集预处理、控制及诊断等实时任务的开发、测试、验证难度很大；

（3）板级间通过并行总线进行数据交换，使故障检测的难度提高，给故障的隔离、重构等设计带来极大的挑战；

（4）模块可重用性差，在设计新的FADEC系统时大部分模块必须重新设计、验证，降低了开发效率，增加了开发成本。

因此，当代集中式电子控制器的软件和硬件的实施是针对特定发动机的定制过程，设计、测试、集成、制造、维护结构复杂的集中式电子控制器是非常高昂的。

随着航空发动机控制朝着进气道／发动机／尾喷管综合控制、飞行／推进系统综合控制等方向发展，并集成状态监视和健康管理功能，控制功能和控制变量的增加使电子控制器的研制难度、周期和费用不断增加。若仍采用传统的集中式结构，上述的4个问题将会更加突出。因此基于局部总线的软/硬件模块可重用、易升级的内部开放分布式多处理器结构将是下一代电子控制器的必然选择，容错数据总线是构建机内开放分布式电子控制器的首要选择。

目前在航空领域应用的数据总线有CAN、FlexRay、ARINC659、ARINC664、实时以太网络通讯协议EtherCAT，如果将其应用在机内开放分布式电子控制器的设计中主要存在以下问题：。

a)CAN总线传输模式为事件触发，不适用于时序要求严格的高可靠性控制，传输带宽低，最大带宽仅为1Mbps，不支持冗余管理，协议实现依赖物理层。

b)FlexRay总线传输模式为也是事件触发，不支持冗余管理，协议实现依赖物理层。

c)ARINC664总线需要交换机才能实现多节点互连，构型复杂，不适用于机内分布式构架。

d)EtherCAT总线为主从式构架，一旦总线主控单元故障，整个网络会不能正常工作，不支持冗余管理。

e)ARINC659总线支持时间触发，可靠性比较高，但是协议实现依赖物理层，不支持CRC校验。

为了解决集中式电子控制器重用性差、复杂性高、不利于维护的问题，因此需要设计一种新型的机内分布式电子控制器构架。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种基于时间触发协议TTP/C总线的电子控制器，采用TTP/C总线进行数据交互。

一种基于时间触发协议TTP/C的电子控制器，包括：两组互为冗余的功能单元；每组功能单元都包括多块功能子板和基于时间触发机制的板间TTP/C总线；其中，在每块功能子板中都集成TTP/C总线控制器，所述TTP/C总线控制器与板间TTP/C总线连接，实现各个功能子板间的数据交互。

根据本发明的电子控制器的一个实施例，进一步的，在每组功能单元中设置互为冗余的两条板间TTP/C总线；每组功能单元中的每块功能子板的TTP/C总线控制器分别控制该组功能单元中的两条板间TTP/C总线数据通讯。

根据本发明的电子控制器的一个实施例，进一步的，所述多块功能子板包括：计算与控制板、输入信号处理板、输出信号处理板和外部通讯处理板。

根据本发明的电子控制器的一个实施例，进一步的，所述计算与控制板集成了TTP/C总线控制器，控制两条板间TTP/C总线连接的物理接口及TTP/C总线控制器。

根据本发明的电子控制器的一个实施例，进一步的，所述输入信号处理板、输出信号处理板和外部通讯处理板内都设置互为冗余的两条板内TTP/C总线；其中，所述两条板内TTP/C总线分别与所述两条板间TTP/C总线连接。