ARINC429總線接口板的研制，實現多通道ARINC429總線數據的接收和發(fā)送，成為目前對飛機機載總線接口研究的重點。
1 ARINC429總線簡介
在現代民用飛機上，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與部件之間需要傳輸大量信息。ARINC規(guī)范就是為了在航空電子設備之間傳輸數字數據信息而制定的一個航空運輸的工業(yè)標準。
ARINC429(以下簡稱429)總線協(xié)議是美國航空電子工程委員會(Airlines Engineering Committee)于1977年7月提出的，并于同年發(fā)表并獲得批準使用。它的全稱是數字式信息傳輸系統(tǒng)DITS。協(xié)議標準規(guī)定了航空電子設備及有關系統(tǒng)間的數字信息傳輸要求。ARINC429廣泛應用在先進的民航客機中，如B-737、B-757、B-767，俄制軍用飛機也選用了類似的技術。我們與之對應的標準是HB6096-SZ-01。ARINC429總線結構簡單、性能穩(wěn)定，抗干擾性強。最大的優(yōu)勢在于可靠性高，這是由于非集中控制、傳輸可靠、錯誤隔離性好。
429總線采用雙絞屏蔽線傳輸信息，通過一對雙絞線反相傳輸，具有很強的抗干擾能力。而調制方式則采用雙極歸零制的三態(tài)碼方式，即信息由“高”、“零”和“低”狀態(tài)組成的三電平狀態(tài)調制。429電纜上的信號及經電平轉換后的信號如圖1所示。429總線每一個字為32位，它的字同步是以傳輸周期至少4位的時間間隔也就是4位碼字為基準的。
圖1 429信號及電平轉換后的波形
2 系統(tǒng)總體方案
429總線接口板的主要功能是在429信號及相關外設之間起到橋梁作用，它既能接收雙極歸零制的429信號并將其轉換為數字信號送入計算機或其它設備，又可將計算機或其它設備發(fā)出的數字信號轉換為429信號輸出。本文介紹的總線接口板采用FPGA和DSP實現四路429信號接收通道和四路429信號發(fā)送通道，且每路通道之間相互獨立。在這個接口板中，每兩個數據字之間的時間間隔可調，每一個收發(fā)通道能單獨定義字間隔長度，每個通道校驗方式可單獨定義為奇校驗或偶校驗，數據發(fā)送可以選擇單幀發(fā)送或自動重復發(fā)送(重復發(fā)送某一幀)。
整個接口板由調制電路、解調電路、FPGA、DSP和雙口RAM組成，如圖2所示。
圖2 接口板硬件結構圖
3 硬件電路設計
3.1 調制解調電路設計
429信號進入接口板后，首先要把429信號轉換為數字電路可以識別的TTL電平。這里采用HOLT公司的HI-8482實現信號的解調，將標準的429總線信號轉換成5V TTL數字信號。為了降低干擾，在429總線信號的四個輸入管腳分別接入39pF的高精度軍品電容;采用HOLT公司的HI-8585芯片實現信號的調制，將TTL數字電平轉換為標準的429信號。
3.2 FPGA內部邏輯設計
按照429信號的編碼格式、特點、傳輸規(guī)則以及協(xié)議要求，選用一片ALTERA公司的ACEX1K型的FPGA發(fā)送和接收四路數據。每一路分為接收部分和發(fā)送部分。
接收部分的主要作用是通過串/并轉換將串行數據轉換為32位并行數據，并對收到的數據自動實行差錯控制。對于字間隔、位間隔出錯等錯誤能進行自動檢測，若無錯誤，則將數據分兩次送至DSP的16位數據總線上，以供讀取。接收模塊結構框圖如圖3所示。
圖3 接收模塊結構框圖
發(fā)送部分的主要功能是將DSP送入的數據暫存在FPGA內部的FIFO中，等待發(fā)送命令。一旦接到發(fā)送控制指令，FIFO輸出數據并通過并/串轉換將并行數據轉換為串行數據，同時加入預先設定的間隔。用戶可通過寫控制寄存器選擇發(fā)送模式(即單幀發(fā)送或自動重復發(fā)送)、發(fā)送通道延遲設定、發(fā)送通道字間隔設定，還可通過讀取狀態(tài)位檢查它的工作狀態(tài)(發(fā)送緩沖器空、發(fā)送緩沖器滿和是否正在發(fā)送)。發(fā)送模塊結構框圖如圖4所示。
圖4 發(fā)送模塊結構框圖
