直升机中ARINC429数据总线测试系统的设计与实现

摘 要

本文针对直升机机载设备之间的数据通讯，采用了ARINC429数字总线传输标准，对以Linux系统为基础的AR1NC429数据总线测试系统进行设计，可以有效模拟直升机机载设备数据接受形式，依据机载设备参量对其进行测试与校正，实现了直升机惯性导航、雷达高度等设备的远程调试。

【关键词】直升机 ARINC429 设计

现代航空领域要求直升机数据信息能够迅速、高效地在各部件、系统间传递。目前，不少军用、民用及运输机都采用了ARINC公司所制定的ARINC429传输标准，它是一种定义了航空设备与系统间有效通信的规范。该标准的应用有效提高了航空电子设备的可靠性与通用性，极大地提高了系统的性能。为此，必须加快构建直升机ARINC429数据总线测试系统。

1 系统方案的设计

本系统方案中，数据总线接收方面采用的是ARINC429接口芯片，可以有效地将ARINC429数据转换为TTL电平。当前，所有ARINC429收发器中，最常用的是HS3282与HS3182。其中，前者为CMOS型429接口，具有良好的性能，可以满足时分多路串行信息数据的通讯需求。接口芯片仅需要单5V电源，二路进行接收，一路负责发送。接收器独立与发送器，但同时运行。两个通道接收器间采用的也是独立并行接收方式，可直接同ARINC429总线相连，无需进行电平转换。芯片以接收数据速率10倍的频率进行运行，所接收数据存在奇偶校验状态，发送器由FIFO存储器、定时器等构成，FIFO存储器负责对串行传输八个数据位进行保存，定时器负责根据ARINC429规范的相关要求，对各字进行分隔，并自动产生相应的奇偶校验位，具有强大的通用性。因此，本文利用AR1NCA29芯片HS3282作为接收器，确保总线信号在转换为TTL电平数据的过程中拥有更佳的稳定性及抗干扰性能，降低系统电路复杂程度，减少程序代码的分量，减轻微处理器的数据处理量。

2 系统设计与实现

所设计系统的功能主要负责对来自不同设备，满足ARINC429传输标准的数据信息，借助于ARM中央处理器，对外设电路数据进行提取、电平及串并行转换处理，将直升机设备所发送过来的ARINC429数据中的有效信息进行提取，并转换为32位的二进制数字信号，并将其显示于屏幕中，从中对数据信息进行分析，利用硬、软件相结合的方式，有效地对机载设所发送的数据参量进行接收，软硬件可利用实际测量任务，对数据总线的检测平台进行适度裁减，以便更好地应用于多种数据信息采集场合，有效传送设备的运行状态及故障信息数据，便于对直升机设备开展有效的检测与维护工作。

2.1 硬件系统结构与功能模块的设计

系统硬件架构主要是由主控、数据接收、数据存储、电平转换及人机交互等单元构成的。其中，主控制单元核心为32位的ARM9微处理器，用于控制或处理不同模块之间的数据；数据接收单元负责对来自总线的数据进行接收，并进行数据转换；电平转换单元用于将数据接收单元所发送的信号进行转换，转换为CPU可以有效识别的信号；人机交互单元负责对CPU处理所得数据进行显示，利用TFT液晶屏所显示的内容向用户提供相应的信息，以便对所接收数据进行观察和判断；存储单元负责实现系统运行参数及存储功能、Linux系统内核。本文系统的内存、串口连接及FLASH地址映射均参照的是ARM9 S3C2410进行设计的，由于多数系统均支持该板，因此，为操作系统的移植创造了条件。

2.2 软件架构及Linux操作系统平台的设计

根据系统的设计要求，系统软件共包括三层，上层为应用软件层，中层为操作系统层，下层为驱动层。其中，软件系统的核心是中层操作系统，在其管理下，应用程序可以同硬件相脱离，利用调用方式控制系统。因此，开发过程中可以将同硬件相关的程序与同硬件无关的程序相互独立，分别进行开发，利用统一接口将二者结合起来，不仅确保了软件程序的层次性，还大幅度降低了移植的难度。应用软件层在上层，负责同用户互，拥有特定执行功能的软件均属于该层，因此，应用层凌驾于硬件之上，直接同操作系统打交道，实现了应用软件在结构方面同硬件的相互独立，以便更好地配合操作系统进行资源划分及任务调配，大大提高了执行效率，降低了开发难度。驱动层位于底层，由操作系统直接负责调配，属于一类程序，用于硬件的读写等操作。

本系统需要将操作系统直接移植于硬件处理器上，因此，本文系统采用的操作系统为2.4.18内核版本的Limix系统，将其移植于以ARM920T为基础的S3C2410处理器。具体过程如下：在Linux系统下进行交叉编译环境的建立，通过配置、编译、编译下载等过程，获得映像文件，利用vivi将Linux操作系统启动。设备驱动程序位于Linux操作系统下，它属于内核的一部分，在内核模式下进行运行，为内核提供了I/O接口，利用这一接口，用户可以对设备进行操作。

2.3 仿真验证

为了更好地验证该系统是否可行，软件是否正确，可模拟直升机上的实际ARINC429信号，对数据进行接收。在对接收数据进行验证过程中，必须利用软件对所接收数据予以识别，正确读出数值，将32位数据显示于数据位中，并显示于仪表盘上。通过仿真试验，该系统可以在一般环境下进行稳定、可靠的运行，基本上实现了设计的各方面要求，可应用于高速数据采集方面，利用数据总线有效实现对直升机电子设备故障及运行信息的传送。

3 结论

总而言之，该系统可以在各类高速数据采集中应用，不仅有效实现了直升机功能综合及电子系统信息的共享，还借助于数据总线完成了对机载电子设备故障、工作信息等内容的传送，以便及时对机载电子设备进行维护与检测，具有良好的通用性及应用推广价值。

参考文献

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作者单位

交通运输部东海第一救助飞行队 上海市 200137