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時間:2019-09-06
  ARINC429總線是目前航空電子分各子系統之間最常用的通信總線之一,作爲現代航空電子系統的“骨架”,一旦該總線系統或挂接的機載電子設備發生故障時,整個數據傳輸就會出現異常。爲了快速診斷及排查故障點,429總線數據的仿真發送及采集顯得尤爲重要。本文提出一種基于AEC429-PCI-22/S5總線接口卡的ARINC429總線數據的仿真發送與采集系統,通過與機載電子設備點對點的數據收發,能夠快速排查出故障設備,爲航空機載電子設備的日常維護和故障診斷提供了一種高效的輔助手段。
  1 ARINC429航空总线简介
  ARINC429是一种广泛应用于民用和军用飞机的串行数据总线结构,是一种单向广播式数据总线,其传输介质为屏蔽双绞线,调制方式采用双极归零制的三态码方式,具有很强的抗干扰能力。数据传输采用广播传输原理,按开环进行传输,传输速率有两种:高速传输率为100kb ps±1%,低速传输率为12~14.5 kbps±1%.ARINC429规范规定,一个数据字有32位。数据字有5种形式:二进制补码(BNR)数据、十进制(BCD)数据、离散数据、维护数据、AIM(即应答、ISO5号字母表和用ISO5号字母表表示的维护数据)数据。它们被分为5段,如图1所示。
 

  图1 ARINC429总线数据格式
  2 系统硬件设计
  为了内外场使用方便,系统采用APOLLO 150便携式一体工控机,结合AEC429-PCI-44总线接口卡,按照航空标准HB6096-86的规范要求实现ARINC429总线数据的模拟发送与接收。
  AEC429-PCI-22/S5接口卡是北京神州飛航有限責任公司開發的一款多功能的ARINC429數據輸入和輸出總線接口卡,其硬件結構如圖2所示,板卡采用PCI總線接口,有2個接收通道2個發送通道,提供中斷和查詢2種接收數據的方式,具有定時發送和非定時發送數據2種方式,數據輸入輸出通過標准DB62連接器。提供若幹個接口函數,在使用時只需將公司提供的配套開發庫文件AEC429C5.dll和AEC429C5.lib添加到應用程序目錄中,在應用程序中加入頭文件AEC429C5_lib.h即可。
  

 

  图2 数据接口卡硬件结构图
  將AEC429-PCI-22/S5接口卡的每個發送通道和接收通道分別作爲總線數據仿真系統的的模擬輸入及輸出端口,也可直接與相應的檢測設備相連進行總線數據通訊,按照ARINC429協議采用屏蔽雙絞電纜,利用特定的適配器,實現對機載電子設備的指令數據的模擬輸入及工作狀態數據和故障信息的查詢。由于不同的機載電子設備具有不同的通訊協議及硬件接口,故配合系統軟件設計,系統還根據不同設備的特點,設計了特定的適配器,以滿足多型設備總線數據發送、采集及故障診斷的需要。如圖3所示。

  图3 系统硬件原理图
  3 系统软件设计
  3.1 软件总体设计
  本系統軟件選用以C#爲開發平台進行開發,結合ACCESS數據庫根據特定機載電子設備的通訊協議定制相應的發送及回收總線數據,根據采集的故障代碼進行故障診斷,並利用數據庫中預置的故障查詢系統,檢索並顯示故障信息及排除方法。系統軟件主要由兩大功能模塊組成:系統應用軟件及系統管理軟件。系統應用軟件采用對話框形式,通過下拉列框調用數據庫中預置的機載電子設備名稱,利用列表框顯示設備信息、總線數據信息,用戶可對數據信息進行人爲的二次定制。系統管理軟件主要實現對系統數據庫及檢測記錄的管理,通過該系統可隨時定制新的通訊檢測設備數據及故障信息,並可對以往操作記錄進行查詢。
  3.2 总线数据的发送与接收
  AEC429-PCI-22/S5驱动程序提供了丰富的接口函数,能满足用户对板卡的操作需求;具有良好的兼容性,能适用于多种编程环境;AEC 429-PCI-22/S5驱动程序接口函数按ANSIC标准编写,以动态链接库DLL形式提供给用户。当进行程序开发时,需要引用库文件:AEC429C5.d ll和AEC429C5.lib,函数库头文件:AEC429C5_lib.h.
  以下是429配置字結構:
  

  其中,ParityEn:校验使能位(TRUE:使能校验;FALSE:校验禁止);EvenParity:校验模式选择 (TRUE:偶校验;FALSE:奇校验);DataBits:数据位长度,取值25或32;SCK:429半位采样次数,取值范围12~16;DV:模块内部分频设置寄存器,最大取值2047,不能为0.
  以下是板卡句柄結構:
 

  板卡提供了兩種數據接收方式:查詢方式及中斷方式。爲保證接收機載設備回傳的相關數據的實時性,在系統中主機采用中斷的方式進行接收,並將接收結果在上述列表中實時顯示,若設備存在故障,系統自動彈出設備的相關故障信息。
  要實現AEC429-PCI-22/S5接口卡的數據發送與接收,需要首先對板卡進行初始化,圖4(a)是板卡初始化的程序框圖。
 

 

     图4 板卡初始化、数据接收和数据发送程序框图
  系統采用中斷方式接收機載電子設備發送的數據,將板卡預置的函數AEC429C5_RxIntEnable入口參數Enable置爲TRUE,即可進行中斷方式的數據接收。圖4(b)是板卡數據中斷方式接收子程序框圖。


  爲保證各通道獨立控制,發送數據采用非定時方式,當發送按鈕按下即發送預設的總線數據。將板卡預置的函數AEC429C5_EnableTimerMode的入口參數Enable置爲FALSE,即可進行非定時方式的數據發送。如圖4(c)所示爲板卡非定時發送數據子程序框圖。
  4.結論
  ARINC429是航空電子系統中應用最廣泛的通信標准,基于PCI板卡的仿真與發送系統,較之傳統的單片機系統,功能更強大,而且具有更好的可維護性和可擴展性。經測試,該系統實時性好,可靠性高,可滿足機載電子設備檢測及維護的需要。

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