本發(fā)明屬于通信技術領域，更進一步涉及機載總線通信控制技術領域中的一種基于數(shù)字信號處理器dsp(digitalsignalprocessor)和復雜可編程邏輯器件cpld(complexprogrammablelogicdevice)的機載總線通信控制方法。本發(fā)明可用于各飛機機型的總線通信系統(tǒng)中，實現(xiàn)數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429(美國航空電子工程委員會airlinesengineeringcommittee提出的數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準)數(shù)據(jù)的收發(fā)和控制。
背景技術：
未來的機載總線通信控制系統(tǒng)對可靠性的要求將會更高，需要提供更好的實時性和更高的準確性，因此如何在保證實時性的前提下提高準確性、并節(jié)約有限的輸入輸出i/o(input/output)資源成為了一個備受關注的問題。以數(shù)字信號處理器dsp為主處理器的總線通信系統(tǒng)用于采集各機載模塊如電源配電器等的實時狀態(tài)及故障數(shù)據(jù)，組成相應的數(shù)據(jù)幀后與上位機進行交互通信。而相應的以數(shù)字信號處理器dsp為主處理器的總線通信控制系統(tǒng)，就是對相關模塊及通信的工作方式進行控制。由于以數(shù)字信號處理器dsp為主處理器的總線通信系統(tǒng)處理速度快、成本低、實時性好，因此成為了機載總線通信控制領域中的研究熱點之一。
北京航空航天大學在其提出的專利申請文獻“一種基于dsp和cpld開發(fā)的多路arinc429數(shù)據(jù)收發(fā)電路結(jié)構(gòu)”(申請日:2014年3月25日，申請?zhí)枺?01410113491.0，公開號：cn103823785a)中提出了一種基于數(shù)字信號處理器dsp和復雜可編程邏輯器件cpld開發(fā)的多路arinc429數(shù)據(jù)收發(fā)電路的控制方法。該方法中的arinc429總線收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)端與數(shù)字信號處理器dsp連接，控制端與可編程邏輯器件cpld連接，數(shù)字信號處理器dsp電路向由可編程邏輯器件cpld芯片編程實現(xiàn)的寄存器發(fā)送控制指令來實現(xiàn)對多組arinc429總線收發(fā)芯片的控制，并通過在數(shù)字信號處理器dsp芯片中的軟件編程實現(xiàn)arinc429數(shù)據(jù)的接收解碼和發(fā)送編碼。該方法存在的不足之處是：機載總線通信控制系統(tǒng)需采集的離散信號非常多，加之采用的數(shù)字信號處理器dsp芯片為德州儀器ti(texasinstrument)公司的tms320f28335，該芯片無外部擴展接口xintf(externalinterface)，因此輸入輸出i/o資源非常有限，這種方法大大浪費了數(shù)字信號處理器dsp的輸入輸出i/o資源。
張朝等學者在其發(fā)表的學術論文“基于dsp與fpga的arinc429總線收發(fā)系統(tǒng)設計”(科技創(chuàng)新導報，2013，no31)中提出了一種基于數(shù)字信號處理器dsp和現(xiàn)場可編程門列陣fpga(field-programmablegatearray)的arinc429總線收發(fā)系統(tǒng)的控制方法。該方法采用總線接口電路hs-3282芯片和總線驅(qū)動電路hs-3182芯片作為arinc429通信芯片，該方法直接用可編程門列陣fpga芯片編程對通信芯片進行工作方式切換和控制。該方法存在的不足之處是：用可編程門列陣fpga芯片編程對通信芯片進行工作方式切換和控制的方式實時性較差，不能與主控數(shù)字信號處理器dsp芯片達到完全的時間同步，且可編程門列陣fpga芯片造價高。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，針對機載總線通信系統(tǒng)，提出了一種基于數(shù)字信號處理器dsp和復雜可編程邏輯器件cpld的機載總線通信控制方法。該方法有效利用了數(shù)字信號處理器dsp的外部擴展接口xintf，將數(shù)字信號處理器dsp的地址信號和作為控制信號，節(jié)約了數(shù)字信號處理器dsp的4路輸入輸出i/o資源，提高了機載總線通信控制的實時性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方法的思路是：根據(jù)上位機指令判斷系統(tǒng)需要進入的工作模式；在自檢測工作模式下，檢測數(shù)字信號處理器dsp的基本功能，如果基本功能正常則將檢測結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，如果不正常則報警并關機；在工作模式下，采集機載總線通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的模擬量，如果正常則將模擬量的平均值發(fā)送給上位機，如果不正常則報警并關機。
本發(fā)明方法的具體實施步驟如下：
(1)開機：
為機載總線通信系統(tǒng)加3.3v直流電；
(2)接收上位機數(shù)據(jù)：
機載總線通信系統(tǒng)接收滿足數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429的數(shù)據(jù)；
(3)解析數(shù)據(jù)中的命令字：
(3a)機載總線通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器dsp，解析所接收到數(shù)據(jù)；
(3b)選取解析后數(shù)據(jù)中的第二組32比特數(shù)據(jù)作為指定工作模式的命令字；
(4)判斷命令字類型，如果命令字為0x00550000，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)入維護模式，執(zhí)行步驟(5)，如果命令字為0x00f00000，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常工作模式，執(zhí)行步驟(11)；
(5)檢測數(shù)字信號處理器dsp基本功能：
對開機后機載總線通信系統(tǒng)中數(shù)字信號處理器dsp的基本功能進行檢測，得到檢測數(shù)據(jù)；
(6)判斷數(shù)字信號處理器dsp的基本功能是否滿足達標條件，若是，則系統(tǒng)未自檢出故障，執(zhí)行步驟(7)，否則，執(zhí)行步驟(9)；
(7)輸出控制信號：
(7a)機載總線通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器dsp，在選通外部擴展接口xintf中zone0和zone1的兩個通信區(qū)域時，片選信號/xzcs0and1處于低電平，讀使能信號/xrd處于高電平，寫使能信號/xwe處于低電平，將地址信號xa0～xa3、片選信號/xzcs0and1、讀使能信號/xrd和寫使能信號/xwe作為一組通信控制信號輸出；
(7b)采用控制信號處理方法，對機載總線通信系統(tǒng)的控制信號進行處理，機載總線通信系統(tǒng)中的復雜可編程邏輯器件cpld同時輸出工作模式信號sel、使能信號entx、低字節(jié)使能信號/ld1和高字節(jié)使能信號/ld2；
(8)發(fā)送檢測數(shù)據(jù)幀：
將步驟(5)中得到的所有檢測數(shù)據(jù)，按照數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429，組成數(shù)據(jù)幀，發(fā)送給上位機；
(9)發(fā)出自檢測故障警報：
機載總線通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器dsp，點亮自檢測故障警報燈，啟動自檢測故障指示蜂鳴器；
(10)關機：
警報燈亮且蜂鳴器蜂鳴5秒后，機載總線通信系統(tǒng)下電關機；
(11)采集周期性數(shù)據(jù)：
(11a)以每隔20ms為一個周期，采集機載總線通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的模擬量；
(11b)對采集到的所有數(shù)據(jù)的模擬量，以每10個周期為一組進行分組；
(11c)求每組數(shù)據(jù)的模擬量的平均值；
(12)判斷模擬量的平均值是否滿足正常工作標準，若是，則機載總線通信系統(tǒng)正常工作，執(zhí)行步驟(13)，否則，執(zhí)行步驟(15)；
(13)輸出控制信號：
(13a)采用步驟(7a)中的方法輸出機載總線通信系統(tǒng)的控制信號；
(13b)采用控制信號處理方法，對機載總線通信系統(tǒng)的控制信號進行處理，機載總線通信系統(tǒng)中的復雜可編程邏輯器件cpld同時輸出工作模式信號sel、使能信號entx、低字節(jié)使能信號/ld1和高字節(jié)使能信號/ld2。
(14)發(fā)送工作數(shù)據(jù)幀：
將模擬量的平均值，按照數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429，組成數(shù)據(jù)幀，發(fā)送給上位機；
(15)發(fā)出工作故障警報：
機載總線通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器dsp，點亮工作故障警報燈，啟動工作故障指示蜂鳴器；
(16)關機：
警報燈亮且蜂鳴器蜂鳴10秒后，整個系統(tǒng)下電關機。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：
第一，由于本發(fā)明輸出控制信號時，機載總線通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器dsp，在選通外部擴展接口xintf中zone0和zone1的兩個通信區(qū)域時，片選信號/xzcs0and1處于低電平，讀使能信號/xrd處于高電平，寫使能信號/xwe處于低電平，將地址信號xa0～xa3、片選信號/xzcs0and1、讀使能信號/xrd和寫使能信號/xwe作為一組通信控制信號輸出，克服了現(xiàn)有技術需要額外使用數(shù)字信號處理器dsp的多路輸入輸出i/o信號線的缺點，使得本發(fā)明具有節(jié)約數(shù)字信號處理器dsp的輸入輸出i/o資源的優(yōu)勢，可適用于對下一代新型飛機機型的機載總線通信系統(tǒng)進行控制。
第二，由于本發(fā)明輸出控制信號時，復雜可編程邏輯器件cpld同時輸出工作模式信號sel、使能信號entx、低字節(jié)使能信號/ld1和高字節(jié)使能信號/ld2，克服了現(xiàn)有技術用可編程門列陣fpga編程對通信芯片進行控制的實時性較差的缺點，使得本發(fā)明具有同步性高、實時性好的優(yōu)勢，可適用于下一代新型飛機機型的機載總線通信系統(tǒng)進行控制。
附圖說明
圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明實現(xiàn)的具體步驟做進一步詳細的描述。
步驟1，開機。
為機載總線通信系統(tǒng)加3.3v直流電。
步驟2，接收上位機數(shù)據(jù)。
機載總線通信系統(tǒng)接收滿足數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429的數(shù)據(jù)。
步驟3，解析數(shù)據(jù)中的命令字。
機載總線通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器dsp，解析所接收到數(shù)據(jù)。
選取解析后數(shù)據(jù)中的第二組32比特數(shù)據(jù)作為指定工作模式的命令字。
步驟4，判斷命令字類型，如果命令字為0x00550000，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)入維護模式，執(zhí)行步驟5，如果命令字為0x00f00000，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常工作模式，執(zhí)行步驟11。
步驟5，檢測數(shù)字信號處理器dsp基本功能。
對開機后機載總線通信系統(tǒng)中數(shù)字信號處理器dsp的基本功能進行檢測，得到檢測數(shù)據(jù)。
所述的數(shù)字信號處理器dsp的基本功能包括：采集模擬/數(shù)字a/d基準電壓的功能，采集輸入/輸出i/o自檢電路輸出信號的功能，計算任意一組數(shù)據(jù)的循環(huán)冗余校驗結(jié)果的功能。
步驟6，判斷數(shù)字信號處理器dsp的基本功能是否滿足達標條件，若是，則系統(tǒng)未自檢出故障，執(zhí)行步驟7，否則，執(zhí)行步驟9。
所述的達標條件是指同時滿足以下三個條件的情形：
條件1，采集到的模擬/數(shù)字a/d的兩個基準電壓值與基準電壓理論值的絕對誤差不超過20％。
條件2，采集到的輸入/輸出i/o自檢電路的輸出信號與輸出信號理論值相同。
條件3，計算的循環(huán)冗余校驗結(jié)果與循環(huán)冗余校驗結(jié)果理論值的絕對誤差不超過20％。
步驟7，輸出控制信號。
機載總線通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器dsp，在選通外部擴展接口xintf中zone0和zone1的兩個通信區(qū)域時，片選信號/xzcs0and1處于低電平，讀使能信號/xrd處于高電平，寫使能信號/xwe處于低電平，將地址信號xa0～xa3、片選信號/xzcs0and1、讀使能信號/xrd和寫使能信號/xwe作為一組通信控制信號輸出。
采用控制信號處理方法，對機載總線通信系統(tǒng)的控制信號進行處理，機載總線通信系統(tǒng)中的復雜可編程邏輯器件cpld同時輸出工作模式信號sel、使能信號entx、低字節(jié)使能信號/ld1和高字節(jié)使能信號/ld2。
控制信號處理方法的步驟如下：
第一步，將數(shù)字信號處理器dsp輸出的地址信號xa0，作為數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429總線通信芯片dei1016的工作模式信號sel。
第二步，將數(shù)字信號處理器dsp輸出的地址信號xa1取反，與片選信號/xzcs0and1相或，將結(jié)果作為數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429總線通信芯片dei1016的使能信號entx。
第三步，將數(shù)字信號處理器dsp輸出的地址信號xa2取反，與寫使能信號/xwe相或，再與片選信號/xzcs0and1相或，將結(jié)果作為數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429總線通信芯片dei1016的低字節(jié)使能信號/ld1。
第四步，將數(shù)字信號處理器dsp輸出的地址信號xa3取反，與寫使能信號/xwe相或，再與片選信號/xzcs0and1相或，將結(jié)果作為數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429總線通信芯片dei1016的高字節(jié)使能信號/ld2。
步驟8，發(fā)送檢測數(shù)據(jù)幀。
將步驟5中得到的所有檢測數(shù)據(jù)，按照數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429，組成數(shù)據(jù)幀，發(fā)送給上位機。
步驟9，發(fā)出自檢測故障警報。
機載總線通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器dsp，點亮自檢測故障警報燈，啟動自檢測故障指示蜂鳴器。
步驟10，關機。
警報燈亮且蜂鳴器蜂鳴5秒后，機載總線通信系統(tǒng)下電關機。
步驟11，采集周期性數(shù)據(jù)。
以每隔20ms為一個周期，采集機載總線通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的模擬量。
對采集到的所有數(shù)據(jù)的模擬量，以每10個周期為一組進行分組。
求每組數(shù)據(jù)的模擬量的平均值。
所述的機載總線通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的模擬量包括：輸入電壓、輸入電流、環(huán)境溫度、脈動電壓、風扇轉(zhuǎn)速、輸出電壓和輸出電流。
步驟12，正常工作，執(zhí)行步驟13，否則，執(zhí)行步驟15。
所述的正常工作標準是指同時滿足以下三個條件的情形：
條件1，輸入電壓不超過輸入電壓理論值的5％。
條件2，輸入電流不超過輸入電流理論值的5％。
條件3，風扇轉(zhuǎn)速不超過風扇轉(zhuǎn)速理論值的10％。
步驟13，輸出控制信號。
采用步驟7中的方法輸出機載總線通信系統(tǒng)的控制信號。
采用控制信號處理方法，對機載總線通信系統(tǒng)的控制信號進行處理，機載總線通信系統(tǒng)中的復雜可編程邏輯器件cpld同時輸出工作模式信號sel、使能信號entx、低字節(jié)使能信號/ld1和高字節(jié)使能信號/ld2。
控制信號處理方法的步驟如下：
第一步，將數(shù)字信號處理器dsp輸出的地址信號xa0，作為數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429總線通信芯片dei1016的工作模式信號sel。
第二步，將數(shù)字信號處理器dsp輸出的地址信號xa1取反，與片選信號/xzcs0and1相或，將結(jié)果作為數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429總線通信芯片dei1016的使能信號entx。
第三步，將數(shù)字信號處理器dsp輸出的地址信號xa2取反，與寫使能信號/xwe相或，再與片選信號/xzcs0and1相或，將結(jié)果作為數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429總線通信芯片dei1016的低字節(jié)使能信號/ld1。
第四步，將數(shù)字信號處理器dsp輸出的地址信號xa3取反，與寫使能信號/xwe相或，再與片選信號/xzcs0and1相或，將結(jié)果作為數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429總線通信芯片dei1016的高字節(jié)使能信號/ld2。
步驟14，發(fā)送工作數(shù)據(jù)幀。
將模擬量的平均值，按照數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)通信標準arinc429，組成數(shù)據(jù)幀，發(fā)送給上位機。
步驟15，發(fā)出工作故障警報。
機載總線通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器dsp，點亮工作故障警報燈，啟動工作故障指示蜂鳴器。
步驟16，關機。
警報燈亮且蜂鳴器蜂鳴10秒后，整個系統(tǒng)下電關機。