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基于模拟ARINC429总线自动测试系统的设计与实现

作者:  时间:2009-05-24 22:39  来源:
引言

        ARINC429是欧美民航飞机普遍采用的一种民用航空数据总线标准,在我国民用、军用飞机上被广泛应用。目前,飞机在维修检测过程中经常需要输入各种以ARINC429格式传递的信号。在机上由导航计算机直接输入ARINC429信号对TDC-1装置箱进行检测较为麻烦,而装机检测又相对代价较高。因此,为实现脱机检测降低成本,课题组设计了基于单片机的模拟ARICN429总线自动测试系统。该系统具有成本低、测试精度高的优点,不仅减少了维修人员,缩短维修时间,提高检修效率,而且提高了飞机的可靠性和完好率。

1、系统硬件设计

1.1 系统总体结构

         模拟总线的系统设计原理如图1.1所示。系统由上位机(测试计算机)、串口、单片机、ARINC429配套接口芯片(HS3282和HS3182)和系统电源组成复合多功能的控制系统。

1.1 系统硬件结构原理图
 
        该系统上位机完成软件开发部分,虚拟仪器通用软件开发平台LabVIEW提供激励信号、分析、处理、存储数据及测试结果。串口是上位机和单片机通信的桥梁,两机之间数据的收发工作均由这个通道完成。单片机控制HS3282和HS3182完成对数据的收发及数据的格式转换工作。HS3282是高性能ARINC429总线接口芯片,HS3182将HS3282发射的TTL电平转换成符合ARINC429标准得双极归零码以提供给UUT。

        整个系统通过RS-232串口总线与测试计算机连接,支持即插即用(Plug and Play),使用简单安装时无需关闭测试计算机,也不需要打开机箱安装,避免了专用测试设备体积大、质量大的缺点。系统电源由电源转换模块提供,这里不再赘述。

1.2 系统控制模块与数据格式

1.2.1 对HS3282的控制操作

        单片机和测试计算机响应中断请求,进行数据传输处理工作,以节省计算机资源,提高自动测试系统工作效率。单片机对HS3282的控制电路图如图1.2所示。
 

图1.2 单片机对HS3282的控制图
 
         采用该控制电路单片机无需外扩展电路,将32个I/O口的P2口和P0口用于数据传输功能,实现对HS3282的16位数据传输功能,把P1口及P3口的P3.2、P3.3作为控制信号与HS3282控制端引脚相连,来控制HS3282的数据收/发操作,数据存储由上位机完成。图1.3、1.4为收发数据流程图。
 
图1.3 发送数据流程图 图1.4 接收数据流程图

1.2.2 ARINC429数据格式

         ARINC429数据格式的转换工作是模拟总线的主要工作之一,具体编码格式及转换为HS3282装订格式详见表2.1所示。单片机从PC机接收的模拟ARINC429数据格式为3个8位BCD码,即ARINC429高24位,其中高四位为系统设置的辅助标志位。ARINC429总线32位数据高8位BCD码为系统所测试三个变量的固定标志码,在单片机处理数据时自动加载。模拟信号经过单片机处理后为ARINC429的32位串行数据。这样双机对数据进行数据处理,提高了系统工作效率。
 
表2.1 ARINC429在HS3282中的数据格式转换


1.2.3 串行通信
 
        串口部分同上位机连接用了MAX232串行口转换器。其作用是把TTL电平转换为RS-232口所需的电平。系统采用工作方式1接收发送方式,定时器1方式2,常数自动装载的8位方式,9600波特率。串行通信协议流程如图1.5所示。
 

图1.5 串行通信协议流程 图2.1 软件开发流程图

2、系统软件开发

2.1 软件流程

       本系统基于Windows操作系统和LabVIEW软件平台开发的虚拟仪器自动测试系统,主要完成数据发送与采集、数据处理与分析,以及数据显示等功能,软件开发流程如图2.1所示。

        程序中最复杂部分在于数据的读写工作。写数据模块采用并行多通道发送串口数据的方法,使用Wait函数解决并串传输优先级问题。格式转换后的数据随同标志码一起发送给通信端口。图2.2为测试系统写数据部分子程序实例。读数据模块串行读入测试数据,根据标志码选择不同通道采集数据进行处理。

2.2 结果分析

        测试系统中待飞距离误差要求小于0. 5海里,图中每50ms采集一次数据,部分误差文件记录结果如表2.1所示。

表2.1部分误差文件记录结果比较

注:表中零误差实际上是不存在的,精度处理中被忽略

 图2.2写数据子程序图  图2.3 测试误差

        测试数据根据指标要求设计出部分数据的测试绝对误差如图2.3所示。可以从图中(仅给显示出10次采集)看出波峰处最大误差值仅为0. 4,比装机测试误差值缩小0. 1,测试数据的采集明显高于手动测试的速度,提高了系统的稳定性和精确度。

3、结束语

         系统采用8位单片机及ARINC429专用芯片实现了32位数据模拟传输及串并转换功能,利用RS-232串口实现上位机与下位机的通信,LabVIEW实现了数据的处理、检测显示、纠错处理功能,为航空电子设备的脱机检测提供了极大的便利,已经在应用中取得良好效果。

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