Dans cette section, nous définissons l’architecture matérielle d’un système IMA. L’architecture maté- rielle est composée de l’ensemble des équipements mis en œuvre dans le système. Nous considérons les modules qui sont des ressources de calcul, les commutateurs et les liens du réseau AFDX qui forment les ressources de communication, les capteurs, les actionneurs et les RDC. Un capteur (ou un actionneur) peut être directement relié à un module via un bus de terrain, ou alors peut être relié à un module au travers du réseau AFDX. Dans ce cas de figure, un RDC est utilisé pour assurer l’interconnexion entre le bus du capteur (ou de l’actionneur) et le réseau AFDX.
Variable Taille Nature req1, req2 600 sporadic wpId1, wpId2 600 sporadic query1, query2 1000 sporadic answer1, answer2 4000 sporadic wpInfo1, wpInfo2 5000 sporadic pres1, pres2 512 periodic speed1, speed2 800 periodic ETA1, ETA2 1000 periodic disp1, disp2 8000 periodic Table 4.2 – Taille et nature des variables du FMS
ArchM =< Ports, Modules, Switches, Links, RDC, Sensors, Actuators > (4.10) avec
Ports : l’ensemble des ports assurant la connexion au réseau. Les équipements possédant des ports sont les modules, les RDC et les commutateurs. Un port est bi-directionnel : dans un sens il est connecté à un équipement, dans l’autre il est relié à un lien connecté au reste du réseau. Le port est responsable du multiplexage du trafic réseau produit par l’équipement et envoyé sur le lien. Il dispose donc d’une file d’attente pour gérer les accès concurrents au lien. On considère que le port est suffisamment rapide pour démultiplexer le trafic arrivant sur le lien au fur et à mesure qu’il arrive. Il n’y a donc pas besoin de file d’attente pour gérer le démultiplexage du trafic arrivant depuis le lien. Cela suppose donc que deux ports reliés par un même lien sont caractérisés par un même débit maximal. Pour un module p 2 Ports, on note p.d2 N son débit.
Modules : l’ensemble des modules. Un module est composé d’un CPU et d’un port de communication interfacé avec le réseau AFDX. Pour un moduleM 2 Modules, on note M.port 2 Ports son port AFDX. RDC : l’ensemble des RDC (pour Remote Data Concentrator ). Un RDC est utilisé pour interconnecter un ensemble de capteurs/actionneurs avec le réseau AFDX. Ce type de composant est constitué de deux fonctions exécutées périodiquement : encapsulation dans des trames AFDX des variables fournies par les capteurs et désencapsulation des variables contenues dans les trames AFDX à destination des actionneurs. Pour un RDCr2 RDC, on note :
– Tr2 N sa période,
– Cr 2 N son temps de traitement maximal, c’est-à-dire le temps maximal requis pour réaliser l’en- semble des encapsulations et des désencapsulations,
– r.port2 Ports son port connecté au réseau AFDX.
Switches : l’ensemble des commutateurs. Un commutateur est un regroupement de ports de com- munication. Il est caractérisé par une latence technologique décrivant le temps de commutation entre deux ports (cette latence est estimée à 140µs pour les commutateurs de l’A380). Pour un commutateur s2 Switches, on note :
– s.ports Ports l’ensemble des ports du commutateur, – s.lag2 N la latence technologique.
Links : l’ensemble des liens entre ports de communication. Les liens physiques utilisés sont bi-directionnels et servent à relier une paire de ports. On a alors Links Ports2. Soit deux portsp1 etp2, si il existe un lien entrep1 etp2 alors(p1, p2)2 Links et (p2, p1)2 Links représentent le même lien physique.
Un lien est tel qu’il relie un module à un commutateur, un RDC à un commutateur ou deux commu- tateurs entre eux. Plus formellement, un lien(p1, p2)2 Links vérifie toujours :
– 9m 2 Modules tel que p1= m.port et9s 2 Switches tel que p22 s.ports, – ou9s 2 Switches tel que p12 s.ports et 9m 2 Modules tel que p2= m.port – ou9r 2 RDC tel que p1= r.port et9s 2 Switches tel que p22 s.ports, – ou9s 2 Switches tel que p12 s.ports et 9r 2 RDC tel que p2= r.port – ou9(s1, s2)2 Switches2 tel quep1
2 s1.ports et p22 s2.ports avec s16= s2
Sensors : l’ensemble des capteurs. Les capteurs permettent de transformer une mesure physique de l’environnement extérieur en une variable interprétable par le système. A l’image de la nature des variables manipulées par le système (périodique ou sporadique), un capteur peut fonctionner de deux façons : soit il échantillonne périodiquement une valeur physique (mesure de la pression extérieure à la carlingue par exemple), soit il réagit à un événement (dépassement d’un seuil, saisie d’une donnée par le pilote,. . . ). Un capteur événementiel ne peut détecter l’ensemble des sollicitations extérieures : il ne peut se déclencher qu’un nombre fini de fois pendant une période de temps donnée. Nous définissons cette limitation par le temps minimum séparant la détection de deux événements successifs. En outre, cela permet d’empêcher qu’une infinité d’événements entre dans le système durant un temps fini.
Un capteur peut être connecté à un module directement ou alors être interconnecté au réseau au travers d’un RDC. Dans les deux cas, le capteur est relié à l’aide d’un bus de terrain tel qu’un bus CAN (pour Controller Area Network ) [73] par exemple. Nous ne nous intéressons ni à la nature de ce lien ni à ses caractéristiques fines, nous supposerons seulement que son temps de traversée est compris dans un intervalle donné. La méthode proposée dans [106] peut être utilisée dans le cas d’un bus CAN pour dimensionner cet intervalle.
Pour un capteurs2 Sensors on note :
– s.nat2 fperiodic, sporadicg sa nature périodique ou sporadique,
– Ts un temps représentant soit sa période d’échantillonnage, soit le temps minimum entre deux événements,
– [a, b] un intervalle représentant le temps de traversée du bus de terrain le reliant au système, – s.equipement2 Modules [ RDC l’équipement auquel est rattaché le capteur via le bus de terrain. Actuators : Les actionneurs sont utilisés par le système pour interagir avec son environnement. Un actionneur transforme donc une variable en une valeur physique. On supposera qu’un actionneur produit une valeur physique à chaque changement de valeur de sa variable. Son comportement est donc sporadique. Tout comme un capteur, un actionneur est relié à un module ou un RDC au travers d’un bus de terrain. Pour un actionneura2 Actuators, on note :
– [a, b] un intervalle représentant le temps de traversée du bus,
– a.equipement2 Modules [ RDC l’équipement auquel est rattaché l’actionneur via le bus de terrain. Pour être bien formée, une architecture matérielle doit fournir une liaison entre chaque RDC et au moins un module. Pour préciser cette idée, nous définissons préalablement la notion de chemin dans le réseau.
Dé nition 3 (Chemin réseau). Soit une séquence den liens du réseau (l1, . . . , ln)2 Linksn.(l1, . . . , ln) définit un chemin dans le réseau si et seulement si les liens sont interconnectés deux à deux dans des commutateurs. Autrement dit, chaque paire de liens consécutifs possède un port appartenant à un même commutateur : 8i = 1..n 1, 9s 2 Switches t.q. li\ s.ports 6= ; et li+1\ s.ports 6= ;.
Nous nous intéressons à l’ensemble des chemins reliant les modules et les RDC, autrement dit les chemins de bout en bout du réseau AFDX. L’ensemble de ces chemins est noté EtePaths (pour End to end paths) et est défini par :
EtePath 2Links (4.11)
Soit un chemin p2 EtePath. Nous notons p.start son premier port et p.end son dernier port.
Dé nition 4 (Architecture matérielle bien formée). Une architecture matérielle est dite bien formée si chaque RDC est lié à au moins un module :
8R 2 RDC,
9p 2 EtePath avec R.port = p.start et 9M 2 Modules avec M.port = p.end
Exemple 3 (Architecture matérielle de l’étude de cas). L’architecture matérielle ArchM de l’étude de cas (cf. figure 1.4 page 10) est composée des éléments suivants :
Un ensemble de 7 modules,
Modules=fM1, M2, M3, M4, M5, M6, M7g (4.13)
avec 8i = 1..7, Mi.1 le port du module Mi.
Un ensemble de 5 commutateurs,
Switches=fS1, S2, S3, S4, S5g (4.14)
avec 8i = 1..5, Si.lag = 140µs et Si.j désigne le port j du commutateur Si.
Un ensemble de 2 Remote Data Concentrators,
RDC=fR1, R2g (4.15)
avec 8R 2 RDC, TR= 50ms et CR= 10ms.
Un ensemble de 13 liens entre les ports des équipements,
Links=f(S1.1, M1.1), (S1.2, M7.1), (S1.3, S2.2), (S1.4, S3.2), (S1.5, S4.2), (S1.6, S5.2), (S1.7, M2.1), (S2.1, M3.1) (S3.1, M4.1), (S4.1, M5.1), (S4.3, R1.1), (S5.1, M6.1) (S5.3, R2.1)g (4.16) Un ensemble de 4 capteurs
Sensors=fkey1, key2, sensor1, sensor2g (4.17)
dont les caractéristiques sont données dans le tableau suivant,
Capteur Nature Période (ms) Temps traversée bus (ms) équipement
key1 sporadic 60 [0.1, 0.2] M1
key2 sporadic 60 [0.1, 0.2] M2
sensor1 periodic 20 [0.1, 0.2] R1
sensor2 periodic 20 [0.1, 0.2] R2
Un ensemble de 2 actionneurs,
Actuators=fdisplay1, display2g (4.18)
dont les caractéristiques sont données dans le tableau suivant,
Actionneur Temps traversée bus (ms) équipement
display1 [0.1, 0.2] M1
display2 [0.1, 0.2] M2