Diploma Thesis DIP-2013-07

BibliographyBlocherer, Markus: Entwicklung einer FPGA-basierten Konsolidierungseinheit für Fließkommaund Ganzzahldaten im Einsatzbereich der zivilen Luftfahrt.
University of Stuttgart, Faculty of Computer Science, Electrical Engineering, and Information Technology, Diploma Thesis No. 7 (2013).
145 pages, german.
CR-SchemaB.5.1 (Register-Transfer-Level Implementation, Design)
C.0 (Computer Systems Organization, General)
C.1.1 (Single Data Stream Architectures)
C.3 (Special-Purpose and Application-Based Systems)
Abstract

Elektronische Systeme in Flugzeugen müssen eine große Ausfallsicherheit besitzen. Hierfür werden Steuer- und Auswerteelektronik meist redundant ausgelegt. Das heißt, dass die gleiche Funktion durch mehrere Systemeinheiten getrennt berechnet werden. Die Resultate der einzelnen redundanten Systemeinheiten müssen allerdings auf Konsistenz überprüft werden. Dies geschieht in sogenannten Datenkonsolidierungseinheiten. Je nach Art der Daten werden verschiedene Regeln zur Konsolidierung angewandt. Ein Beispiel ist ein Vergleich der Temperaturwerte, die zwei redundante Temperatursensoren liefern. Diese Werte dürfen sich nur um eine vorgegebene maximale Differenz voneinander unterscheiden. Liegen diese weiter auseinander, müssen die Werte gegenseitig angepasst und dies den nachfolgenden Verarbeitungseinheiten mitgeteilt werden. Im Allgemeinen sind die Hauptaufgaben einer Konsolidierungseinheit der Transfer und die Speicherung der Daten von zwei redundanten Berechnungseinheiten in der Konsolidierungseinheit, das Überprüfen der Datenkonsistenz mit Hilfe eines Regelwerks sowie der Rücktransfer der konsolidierten Daten in die Berechnungseinheiten. Die Struktur der Datenpakete ist in der ARINC Spezifikation 653 [ARI08] definiert. Die Implementierung des Regelwerks sollte für verschiedene Überwachungsaufgaben konfigurierbar sein. In einer Studienarbeit am Lehrstuhl für Informatik 12 der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg wurde als Vorarbeit ein Konzept einer FPGA-basierten Konsolidierungseinheit auf der Basis eines Realisierungsvorschlags als anwendungsspezifischer Prozessor (engl. ASIP - application-specific instruction set processor) vorgeschlagen und prototypisch implementiert [Bar12]. Der Vorteil dieser Implementierung ist die Entlastung der Berechnungseinheiten bei gleichzeitiger Programmier- und damit Anpassbarkeit der Konsolidierungseinheit an den Einsatzort im Flugzeug.

Department(s)University of Stuttgart, Institute of Technical Computer Science, Computer Architecture
Superviser(s)Wunderlich, Prof. Hans-Joachim; Göhner, Prof. Peter; Teich, Prof. Jürgen; Ziener, Dr. Daniel; Imhof, Michael
Entry dateJuly 31, 2018
   Publ. Computer Science