智能測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用

　　0 引言

　　為了解決許多航空設(shè)備采用的航空總線種類各異，難以互相兼容的問(wèn)題，現(xiàn)代飛機(jī)航空電子系統(tǒng)要求各機(jī)載航空設(shè)備使用統(tǒng)一的航空總線，以方便系統(tǒng)集成。ARINC429總線是航空電子設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮娇?a target="_blank">工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有接口方便、數(shù)據(jù)傳輸可靠的特點(diǎn)，目前已經(jīng)是航空領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的航空電子總線。ARINC429是美國(guó)航空無(wú)線電公司（ARINC）制定的航空數(shù)字總線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，屬單向數(shù)據(jù)總線，可由兩根獨(dú)立總線實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，數(shù)據(jù)傳輸率為12．5～100 Kb／s，傳輸字為32位?？偩€上的發(fā)送器只能有一個(gè)，而接收器可多達(dá)20個(gè)。國(guó)內(nèi)外研究和實(shí)現(xiàn)ARINC429總線通信的文獻(xiàn)很多，接口豐富且使用廣泛。文獻(xiàn)采用FPGA實(shí)現(xiàn)了ARINCA29的接口轉(zhuǎn)換為通用的USB接口。文獻(xiàn)采用C8051單片機(jī)為核心，在測(cè)控ARINC429總線數(shù)據(jù)的同時(shí)，還能夠監(jiān)測(cè)總線上電氣特性的變化。文獻(xiàn)研究了基于PC／104總線結(jié)構(gòu)的ARINCA29總線測(cè)控系統(tǒng)，可以完成多路429總線數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收和發(fā)送功能。文獻(xiàn)研究了基于FPGA的ARINCA29總線接收發(fā)送系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)四路ARINCA29信號(hào)接收和兩路發(fā)送的功能。雖然采用ARINCA29總線通信的研究很多，但還未見(jiàn)用于雷達(dá)導(dǎo)航儀測(cè)控的報(bào)道。隨著國(guó)產(chǎn)雷達(dá)導(dǎo)航儀的體積不斷優(yōu)化，功能日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的測(cè)控手段由于采用人工組裝、整機(jī)測(cè)試的方法，已經(jīng)不能滿足新形勢(shì)下武器裝備的保障要求。

　　本文采用低功耗16位單片機(jī)MSP430F449為主處理器，以集成電路HS3282和HS3182為主要通信芯片，設(shè)計(jì)完成包括ARINC429總線通信在內(nèi)的雷達(dá)導(dǎo)航儀測(cè)控系統(tǒng)。此測(cè)控系統(tǒng)采用電池方式供電，可以手持方式工作，高亮度液晶方式顯示，提高測(cè)控系統(tǒng)可靠性和便攜性，能夠?yàn)閷?dǎo)航儀提供各類導(dǎo)航檢測(cè)信號(hào)，可以完成相關(guān)導(dǎo)航設(shè)備的生產(chǎn)測(cè)試、外場(chǎng)調(diào)試、后期維護(hù)等功能。

　　1 ARINC429串行總線

　　ARINCA29總線是一種單向廣播式數(shù)據(jù)總線，采用雙角屏蔽線傳輸信息，可由兩根獨(dú)立總線實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，數(shù)據(jù)傳輸率為：高速傳輸?shù)奈凰俾蕿?00 Kb／s±1％，低速傳輸?shù)奈凰俾蕿椋?2．0～14．5）Kb／s±1％。ARINC429規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸采用雙極性歸零制的三態(tài)碼方式，如圖1所示，即調(diào)制信號(hào)由“高”、“零”和“低”狀態(tài)組成的三電平狀態(tài)。雙極性歸零碼的基本信號(hào)波形中攜帶了位同步信息，位同步是由零狀態(tài)變至“高”或“低”狀態(tài)的這一狀態(tài)變化來(lái)識(shí)別。字同步是以傳輸周期間至少有四個(gè)位時(shí)的時(shí)間間隔為基準(zhǔn)，緊跟該字間隔后要發(fā)送的第一位起點(diǎn)即為新字的起點(diǎn)。

　　ARINC429總線數(shù)據(jù)的基本信息單元是由32位構(gòu)成的一個(gè)數(shù)據(jù)字，每個(gè)數(shù)據(jù)字被分為5個(gè)基本區(qū)域，即標(biāo)志碼（LABEL），源／目的識(shí)別碼（SDI），數(shù)據(jù)區(qū)（DATA），符號(hào)狀態(tài)位（SSM），校驗(yàn)位（PARITY），ARINC429總線數(shù)據(jù)信號(hào)編碼舉例如圖1所示。

　　2 硬件及接口電路

　　接口的實(shí)現(xiàn)方式選用Intersil公司的HS3282芯片，它支持ARINC429通信規(guī)范和其他串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，采用+5 V供電。具有兩路接收、一路發(fā)送的功能。通道接收器之間也是獨(dú)立的并行接收，可以直接連接到ARINC429總線，而不需電平轉(zhuǎn)換。使用時(shí)和HS3182總線驅(qū)動(dòng)器配合，就可以發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行二級(jí)差分驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生ARINC429總線的電平。HS3282數(shù)據(jù)總線為16位，MSP430F449為16位單片機(jī)，從而避免了8位單片機(jī)為解決系統(tǒng)總線匹配的問(wèn)題需要采用鎖存器作為虛擬總線的煩惱，提高了測(cè)控系統(tǒng)的可靠性。

　　具體設(shè)計(jì)思路為：首先利用一片HS3282和兩片HS3182配合使用形成兩路接收和兩路發(fā)送通道。它們構(gòu)成了數(shù)據(jù)收發(fā)、串并轉(zhuǎn)換的主體。HS3282主要用來(lái)完成接收、發(fā)送時(shí)所必須具備的串并、并串轉(zhuǎn)換功能；HS3182用來(lái)完成對(duì)兩路輸出信號(hào)的差分驅(qū)動(dòng)，然后設(shè)計(jì)命令寄存器和狀態(tài)寄存器，用以完成對(duì)輸入、輸出通道的選擇和對(duì)HS3282的控制字的設(shè)置。該控制電路單片機(jī)無(wú)需外擴(kuò)展電路，將32個(gè)I／O口的P0口和P2口用于數(shù)據(jù)傳輸功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)HS3282的16位數(shù)據(jù)傳輸功能。把P1口及P3口的P3．3，P3．4作為控制信號(hào)與控制端引腳相連，來(lái)控制HS3282數(shù)據(jù)收發(fā)操作。測(cè)試數(shù)據(jù)由預(yù)先設(shè)置或手工輸入兩種方式完成。返回?cái)?shù)據(jù)顯示到高亮度液晶顯示器上。圖2為測(cè)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。