Thiết kế mô-đun thu thập dữ liệu đa giao thức thời gian thực tập trung dựa trên FPGA cho các tàu chuyên dụng
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.111.2026.112-121Từ khóa:
FPGA; MIL-STD-1553B; Block RAM; Mã Hamming; Ethernet; ARINC-429.Tóm tắt
Các mạng cảm biến được triển khai trên các phương tiện hiện đại hoạt động dưới nhiều giao thức truyền thông khác nhau và chịu các ràng buộc nghiêm ngặt về thời gian thực, do đó đặt ra yêu cầu cấp thiết về một giải pháp tập trung mang tính nhiệm vụ trọng yếu nhằm đảm bảo việc thu thập và tiền xử lý dữ liệu có tính xác định. Bài báo này trình bày thiết kế và triển khai một mô-đun thu thập và tái cấu trúc dữ liệu cảm biến dựa trên nền tảng FPGA, cho phép tích hợp đồng thời các giao diện MIL-STD-1553B, ARINC-429 và RS-422/485 trong một kiến trúc thống nhất. Độ tin cậy và khả năng chịu lỗi của hệ thống được nâng cao thông qua việc hỗ trợ các cơ chế mã sửa lỗi và sử dụng bộ nhớ trên chip có băng thông cao thay thế cho bộ nhớ ngoài truyền thống, qua đó đảm bảo hiệu năng xác định cho vận hành thời gian thực. Sau khi thu thập và chuẩn hóa, dữ liệu cảm biến được tổng hợp và truyền tới hệ thống giám sát trung tâm thông qua giao diện Ethernet tốc độ cao. Kết quả thực nghiệm xác nhận hệ thống hoạt động ổn định, cải thiện tính toàn vẹn dữ liệu và đáp ứng các yêu cầu xử lý thời gian thực trong các môi trường làm việc khắc nghiệt.
Tài liệu tham khảo
[1]. U.S. Department of Defense, "MIL-STD-1553B Aircraft Internal Time Division Command/Response Multiplex Data Bus", USA, (1978).
[2]. Texas Instruments, "RS-422 and RS-485 Standards Overview and System Configurations", Dallas, TX, USA, (2010).
[3]. Sital Technology, "ARINC-429 IP Core User's Manual", France, (2019).
[4]. J. Jose and S. Varghese, "Design of 1553 Protocol Controller for Reliable Data Transfer in Aircrafts", 2012 12th International Conference on Intelligent Systems Design and Applications (ISDA), pp. 686–691, (2012).
[5]. C. Xin, X. Liang, S. Lv, Z. Lv, and T. Ma, "Design and implementation of 1553B module communication system based on FPGA", Journal of Computing and Electronic Information Management, pp. 1–5, (2023).
[6]. Xilinx Inc., "7 Series FPGAs Memory Resources", San Jose, CA, USA, (2019).
[7]. AMD, "Block RAM Introduction", (2023).
[8]. R. W. Hamming, "Error Detecting and Error Correcting Codes", Bell System Technical Journal, pp. 147–160, (1950).
[9]. AIM GmbH, "ARINC 429 Specification Tutorial", Freiburg, Germany, (2019).
[10]. U. K. Kumar and B. S. Umashankar, "Improved Hamming Code for Error Detection and Correction", IEEE International Conference, pp. 498–500, (2007).
[11]. N. V. Hung, N. N. Lam, N. V. Phuc and D. P. Hai Trang, "Textbook of Data Transmission Techniques", Vietnam National University Press, Ho Chi Minh City, (2010).
[12]. Altium, "How MIL-STD-1553B Standard Empowers Modern Defense Systems", (2023).
