浅谈ARINC429及其专用芯片

【摘要】本文主要阐述ARINC429总线及其专用芯片HI-3582PQI和HI-8582PQI使用的主要差异，以及在编程中应注意的问题。

【关键词】ARINC429；HI-3582PQI；HI-8582PQI

1.引言

随着数字技术的飞速发展，ARINC429总线（以下简称429总线）越来越多地应用于各种领域，航空电子设备也不例外。429总线是美国航空电子工程委员会于1977年7月发表并批准的一种工业标准，规定了航空电子设备及其有关系统间的数字信息传输要求，它是通过一对双绞屏蔽线（数字数据总线）从一个端口向系统和设备以串行方式传输数据信息的方法，我国的标准HB6096-SZ-01与之相对应。同时关于该总线的专用芯片也较多，通过自己的实践和了解周围同行对429总线的控制方法，发现美国HOLT公司生产的429总线专用芯片HI-3582PQI和HI-8582PQI使用最为广泛，而且评价也很好，但是在使用过程中必须注意其差异，以便使用起来得心应手，控制自如。

2.ARINC总线的主要特征

2.1 传输速率及格式

429总线的传输速率有高速和低速之分，高速为100KBPS±1%，低速为（12-14.5）KBPS，通常高速用于军机，低速用于民航。对于传输速率的控制，在实际的编程中可以通过对429总线的专业芯片写入不同的控制字，高速时写入的控制字为“E030h”，低速时写入的控制字为“E031h”。429总线数据字长度都是32位比特长，典型应用见表1。

第1～8位，用于标识传输的参数，也称为标牌号。第9～10位，用于区分一个多系统的源系统。第29～11位，发送的数据。第30～31位，在实际中可用来定义是正常工作数据还是非计算数据，可判断设备是否正常工作。第32位，是奇偶校验位，当软件在编程时有奇偶校验时，则在接收和发送时芯片自动进行校验。这样要特别注意发送数据时，当用示波器测试发送出来的数据时，示波器显示的数据的第32位与实际发送的数据的第32位不一定一样，因为芯片是根据编程时设置的奇校验或偶校验的情况自动添加的；同时用示波器测到的32位数据，低位在前，高位在后。

2.2 同步方式

ARINC429总线传输的基本单位是字，每个字由32位组成，包括：BNR数据，BCD数据，离散数据，维护数据和AIM数据共5类应用，在实际的应用中大部分是BNR数据和BCD数据。

2.3 调制方式

429总线是双极型归零的三态码的脉冲，每条线上的信号电压范围为+5V到-5V之间。一条线称为A（或+），而另一条线称为B（或—）。其有三个电平，即高电平、中电平和低电平，高电平ONE为逻辑1，低电平ZERO为逻辑0，中电平NULL为发送自身时钟脉冲。带负载的个数和线路长度对接收线路的电压有着一定的影响。

2.4 驱动能力

根据器件手册提供的参数，理论上可以推算出每条总线最多可以驱动20个负载。在某设备中，经验证，一条总线实际驱动7个负载不成任何问题。可见，该总线的驱动能力是很强的。

3.ARINC429总线专用芯片HI-3582PQI和HI-8582PQI的主要差异

3.1 供电电压

HI-3582PQI芯片的供电电压为+3.3V，HI-8582PQI的供电电压为+5V±5%。

3.2 管脚21脚

管脚21脚在HI-3582PQI芯片中定义为N/C，器件手册描述为No connect。而在HI-8582PQI芯片中定义为/NFD，器件手册描述为No frequency discrimination if low（pull-up），可以理解为当该引脚为低时，不识别频率；反之，则识别频率，这个差异经常被大多数设计者忽视。在某设备中，信息处理分机采用了芯片HI-3582PQI，在调试中自收自发没有问题，接收的数据和发送的数据完全一致。然后用控制盒给信息处理分机发送数据，结果怎么也收不到，无奈又用自发自收验证，还是没用问题。对此现象，机组感到很奇怪，为什么已定型的产品控制盒，给信息处理分机发送数据，却收不到呢？苦思冥想，不得其解。最后只好用示波器测试控制盒发送的ARINC429数据，发现32位数据时间总长度为2.89ms，如果控制盒用低速率12.5KBPS，这样32位数据时间总长度应为2.56ms，最长时间也只有2.67ms，不会达到2.89ms，最后就查控制盒的相关图纸文件，控制盒确实是按照低速率发送的，当时普遍使用单片机，时序都是通过程序中加NOP语句计算出来的，就有一定的误差，恰巧控制盒配套控制的接收机用的是HI-8582PQI，而芯片HI-8582PQI的第21管脚只要接低，就对频率不作识别，所以32位ARINC429数据的时间总长为2.89ms都能接收到就不足为怪了。而HI-3582PQI芯片的第21管脚虽然定义为N/C，但是其对输入的32数据有着严格的要求，正如芯片的数据手册讲到当有一组有效的32位数据时，芯片的才算收到，输出相应的信号。这样对于前面说的信息处理分机收不到控制盒发送的数据的问题也就给了一个合理的解答。看来这两种器件的这种频率识别的差异还是挺重要的，作为一个设计师，应该注重每一个细节，才能事半功倍；同时也说明器件生产厂家也在不断地完善自身的产品，性能和可靠性越来越高。

4.编程时应注意的问题

在发送数据的时序控制上，以上两种芯片没有区别，这里着重强调在编写发送数据的程序时应注意时序问题。在一次调试429发送数据的程序时，用TI公司的DSP专业编译环境CCS编译时发现：程序在单步执行时发送的数据全是对的，而在全速运行时发送的数据总有1位始终不对，而且不对的这位还不是固定的，仿真一次和一次不一样，弄得我不知所措，找不到原因，最后请教别人，才得以解决。问题就是发送数据的时序欠妥，导致发送不稳定。CCS编译环境单步运行和全速运行就是存在时间上的差异，有快慢之分。所以要消除此类问题，就是在程序的适当位置，增加一定的延时。在实际中，由于用的控制芯片不尽相同，处理速度也不同，所以延时的多少也不是固定不变的。以下是实际中的一个实例，已验证发送数据完全正确。控制芯片用的是TI公司的TMS320F2812_GHH，工作主频为50MHz。在这个发送程序中，（1）（2）处的延时应特别注意，延时的时间不恰当，将会导致发送数据的不稳定。

5.结束语

ARINC429总线具有接口方便、性能稳定、抗干扰性强，可靠性高，需要的硬件资源少等优点，尽管在发送数据时由于时序不合适，可能导致数据发送错误，但可以通过以上方法得以解决，方便以后的应用。

参考文献

[1]苏奎峰，吕强，耿庆锋，陈圣俭.TMS320F2812原理与开发[M].电子工业出版社，2005，4.

[2]谭浩强.C程序设计[M].清华大学出版社，1991：7.