一種具有多發(fā)多收功能的arinc429總線接口板卡的制作方法
【專利摘要】一種具有多發(fā)多收功能的ARINC429總線接口板卡，與處理機總線的接口模塊；429總線接收模塊；429總線發(fā)送模塊；自檢測模塊。信息只能從模塊的發(fā)送端輸出，經(jīng)傳輸總線傳至與發(fā)送端相連的機載設(shè)備的接收端，或者從機載設(shè)備的發(fā)送端，經(jīng)傳輸總線傳至模塊的接收端，即信息單向傳輸。在接收或發(fā)送過程中自動完成串并、并串轉(zhuǎn)換。同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)中斷源的自檢測和糾錯。本實用新型具有體積小和重量輕，便于攜帶，使用方便的優(yōu)點。
【專利說明】—種具有多發(fā)多收功能的ARINC429總線接口板卡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及民用和軍用交聯(lián)機載設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸及通訊【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及ARINC429總線傳輸信號的接口。
【背景技術(shù)】
[0002]ARINC429總線是美國航空無線電公司制訂的民用航空數(shù)字總線傳輸標準，我國航標SZOl數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)也規(guī)定為ARINC429。它忽略了不同廠家航電系統(tǒng)接口的復雜性，為系統(tǒng)互連提供了統(tǒng)一的平臺。ARINC429總線是一種單向廣播式數(shù)據(jù)總線，采用差分方式傳輸，具有很強的抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于航空電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。在現(xiàn)代軍、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，因此需要完成對慣性導航系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)計算機系統(tǒng)、微波著陸系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)等數(shù)據(jù)通訊接口。ARINC429總線的使用范圍非常廣。
[0003]在現(xiàn)有文獻中，有基于PCI總線的ARINC429總線接口 ；有基于嵌入式微處理器的ARINC429總線接口 ；另有基于N1SII和FPGA的ARINC429通信板設(shè)計。電路較復雜，傳輸速率低，不能適應(yīng)多路ARINC429總線的高速傳輸，且造價高，不利于ARINC429總線的推廣應(yīng)用。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種多發(fā)多收功能的ARINC429總線接口板卡，以解決機載計算機與ARINC429總線之間的數(shù)據(jù)通訊問題。利用可編程芯片，體積小，使用方便，抗干擾能力強。能滿足多路ARINC429總線的高速數(shù)據(jù)傳輸要求，具有數(shù)據(jù)自檢測能力。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:一種多發(fā)多收功能的ARINC429總線接口板卡，包括處理機總線接口模塊、429總線接收模塊、429總線發(fā)送模塊、自檢測模塊和429總線，所述的處理機總線接口模塊與機載計算機連接，429總線發(fā)送模塊的發(fā)送端輸出信號，經(jīng)429總線和處理機總線接口模塊傳至機載設(shè)備的接收端，機載設(shè)備的發(fā)送端發(fā)送信號，經(jīng)處理機總線接口模塊和429總線傳至429接收模塊的接收端，自檢測模塊判斷429總線發(fā)送模塊發(fā)送數(shù)據(jù)和429總線接收模塊接收的數(shù)據(jù)是否正確。
[0006]所述的處理機總線接口模塊，用于實現(xiàn)與機載計算機的數(shù)據(jù)通訊，其由地址緩沖芯片54LS244、數(shù)據(jù)緩沖芯片54LS245、控制命令模塊可編程芯片GAL20V8和控制命令模塊可編程芯片GAL16V8構(gòu)成。
[0007]所述的429總線接收模塊由總線接口芯片HS-3282構(gòu)成，分別與控制命令模塊可編程芯片GAL20V8和數(shù)據(jù)緩沖芯片54LS245相連，完成數(shù)據(jù)通道及接收數(shù)據(jù)。
[0008]所述的429總線發(fā)送模塊由總線驅(qū)動芯片HS-3182構(gòu)成，分別與429總線及總線接口芯片HS-3282相連，發(fā)送數(shù)據(jù)到429總線。
[0009]所述的自檢測模塊由可編程芯片GAL20V8組成，自檢測模塊輸出兩條線A、B直接連到總線接口芯片HS-3282的A1、B1端或者A2、B2端，將HS-3182芯片輸出429總線信號，直接接到HS-3282芯片第二路接收器的接收端，直接檢測到429總線上輸出的信號。
[0010]429總線模塊與總線的接口包括數(shù)據(jù)線、地址線、讀寫控制線以及地址和控制線參加的譯碼邏輯。由可編程芯片GAL20V8構(gòu)成。
[0011]由以上技術(shù)方案可知，本實用新型采用可編程邏輯器件完成機載設(shè)備總線與429總線通訊的主要電路，大大節(jié)省了硬件資源?；诳删幊踢壿嬈骷腁RINC429通信接口實現(xiàn)多發(fā)多收功能，可以實現(xiàn)對不同數(shù)據(jù)的收發(fā)。適用于使用ARINC429標準進行通信的機載設(shè)備的地面調(diào)試場合，需要擴展ARINC429通信接口的場合，也適用于使用該接口板構(gòu)成地面仿真系統(tǒng)的應(yīng)用場合。該總線接口的設(shè)計使得429通信板可以應(yīng)用的更加廣泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的原理框圖；
[0013]圖2是本實用新型的邏輯原理框圖；
[0014]圖3是本實用新型的429總線模塊與總線的接口控制邏輯原理框圖；
[0015]圖4本實用新型的429總線模塊的接收、發(fā)送、自檢測及中斷線路控制邏輯示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型做進一步介紹。
[0017]如圖2所示，為本實用新型多發(fā)多收功能的機載總線接口板卡的原理示意圖。429總線模塊由以下四個部分組成:處理機總線的接口模塊；429總線接收模塊；429總線發(fā)送模塊；自檢測模塊。
[0018]處理機的總線接口模塊中，由地址緩沖芯片54LS244、數(shù)據(jù)緩沖芯片54LS245、控制命令模塊可編程芯片GAL20V8、GAL16V8構(gòu)成?？删幊绦酒ㄓ械刂纷g碼和控制命令等功能，利用VHDL硬件描述語言進行邏輯編程。通過地址譯碼與讀寫控制產(chǎn)生429總線模塊的控制信號:接收器I的接收控制信號EN1*，接收器2接收控制信號EN2*，寫第一個字的寫信號PL1*，寫第二個字的寫信號PL2*，寫控制字信號CWSTR*。圖3為429總線模塊與總線的接口控制邏輯示意圖。其中控制部分只畫出對一片3282的控制信號，其它幾片控制信號的邏輯關(guān)系與之類似。
[0019]429總線接收模塊由總線接口芯片HS-3282構(gòu)成，分別與控制命令模塊可編程芯片GAL20V8和數(shù)據(jù)緩沖芯片54LS245相連，完成數(shù)據(jù)通道，接收數(shù)據(jù)，如圖4所示。
[0020]HS-3282芯片是高性能CMOS總線接口線路，完全滿足429總線傳輸?shù)囊?guī)定。它內(nèi)部有兩個獨立的接收器和一個發(fā)送器。兩個完全獨立的接收器，能直接和ARINC 429總線相連接，一個發(fā)送器與HS-3182連接之后，再直接與ARINC429總線相連接。數(shù)據(jù)傳送位速率為100kb/S或12.5kb/S兩種。發(fā)送器部分主要由先進先出存貯器和時序電路組成。先進先出存貯器包含8個ARINC 429數(shù)據(jù)字。奇偶極性檢測位由奇偶產(chǎn)生器產(chǎn)生，是奇校驗還是偶校驗，依據(jù)狀態(tài)字PARCK控制信號確定。
[0021]接收數(shù)據(jù)流程:429總線輸入進來的兩條線A、B直接連到HS-3282的Al、BI端或者A2、B2端。429總線模塊通過地址線、控制線和數(shù)據(jù)線與處理機相連。通過地址總線譯碼及一些門電路產(chǎn)生HS-3282的所有控制信號。HS-3282的數(shù)據(jù)線通過數(shù)據(jù)總線緩沖與處理機的數(shù)據(jù)線相連，完成數(shù)據(jù)通道。HS-3282產(chǎn)生的D/R1、D/R2作為中斷信號，連到處理機的中斷輸入，完成對所接收的串行數(shù)據(jù)的讀取。處理機接到D/R1后，送出SEL信號和EN信號，完成數(shù)據(jù)的讀取工作。
[0022]429總線發(fā)送模塊由總線驅(qū)動芯片HS-3182構(gòu)成，分別與429總線及HS-3282相連，發(fā)送數(shù)據(jù)到429總線。HS-3182是專門為ARINC 429總線設(shè)計的總線接口線性驅(qū)動電路。它的輸入與TTL和CMOS兼容，可通過兩個外部電容器C1、C2調(diào)整上升，下降時間，為保證最大的傳送速度100kb/S，這兩個電容器一般取75pF左右的瓷介電容器。該芯片有輸出短路保護和連續(xù)過壓保護，并完全適用于航空溫度范圍。但由于HS-3182的輸入數(shù)A和數(shù)B僅是一位，它無法產(chǎn)生32個數(shù)據(jù)。也沒有發(fā)送時鐘。如果構(gòu)成32位數(shù)據(jù)字和發(fā)送時鐘，還需要有數(shù)據(jù)寄存器和時鐘產(chǎn)生器等，這樣會增加許多中小規(guī)模片子。如果HS-3182和HS-3282芯片連接，HS-3282芯片能提供32位數(shù)據(jù)和發(fā)送時鐘，從而可節(jié)省許多器件。
[0023]發(fā)送數(shù)據(jù)流程:HS-3282輸出的數(shù)據(jù)429D0和429D0直接接到HS-3182的A和B端，HS-3282發(fā)送時鐘TXCLK送到HS-3182的同步端和時鐘端，作為HS-3182的發(fā)送時鐘。HS-3282產(chǎn)生的TX/R信號，也接到處理機的中斷輸入端。處理機接到TX/R后，產(chǎn)生PL信號，分兩次將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)打入HS-3282中，然后處理機發(fā)一發(fā)送命令，HS-3282和HS-3182相配合，把數(shù)據(jù)自動發(fā)出去。對于廣播式的ARINC429總線來說，如果發(fā)送的數(shù)據(jù)較多，又是多個用戶使用不同的數(shù)據(jù)，通常采用上源終識 別位。這具有很強的現(xiàn)實意義，對于每個用戶來說可以減少很多不必要的中斷，進一步提高系統(tǒng)的實時性及可靠性。
[0024]429總線自檢測模塊由可編程芯片GAL20V8組成。由于429模塊上中斷源較多，而有時分配給它的中斷級又少，所以必須設(shè)置一個中斷源識別器。數(shù)據(jù)接收部分以對中斷響應(yīng)的處理為核心。中斷接收過程中，因為每個HS-3282有兩個接收器，兩個接收器標識、共享一個中斷，這樣就容易出現(xiàn)中斷覆蓋。在設(shè)計中，設(shè)置有中斷邏輯譯碼電路，當產(chǎn)生接收中斷時，通過軟件檢測方式判別是哪一個接收器引起的中斷，再進行相關(guān)的數(shù)據(jù)接收處理。中斷接收數(shù)據(jù)首先存放在緩沖區(qū)內(nèi)，再由主程序讀取。在處理機產(chǎn)生中斷后，再讀一次中斷源，便可知道是那一個中斷源產(chǎn)生的中斷。
[0025]429總線模塊的自檢測措施:①429總線模塊的自檢測措施之一:如果第二路接收器不用的話，可以把429總線上的信號A0UT，B0UT反饋回來接在第二路接收器的輸入端A2、Β2上，這樣可以利用第二路接收器對429總線上的輸出信號進行檢測。在中斷譯碼的輸入端，再加一個控制信號，使D/R2在自檢時產(chǎn)生中斷，在非自檢時不產(chǎn)生中斷，可減少處理機的無用開銷?’②429總線模塊的自檢測措施之二:把429總線上的信號A0UT、BOUT通過一個模擬選擇開關(guān)(選擇3282的輸出或外來429總線信號)再加到Al、BI接收器上，再增加一個選擇開關(guān)控制信號，也可實現(xiàn)429總線的自檢測。
[0026]本實用新型針對機載設(shè)備接口板的尺寸小的特點，介紹了基于可編程邏輯器件的ARINC429接口板。可編程邏輯器件大大節(jié)省了硬件資源，同時也節(jié)省了板卡上的可利用空間，徹底解決了板卡的小尺寸給設(shè)計帶來的困難?？删幊踢壿嬈骷膽?yīng)用簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，縮短了設(shè)計周期，提高了系統(tǒng)的可靠性。且可編程邏輯器件修改簡單，給調(diào)試工作帶來了方便。所述的ARINC429總線接口板已經(jīng)在工程實際中得到了應(yīng)用，經(jīng)過實踐的檢驗，證明本設(shè)計合理、通信可靠，而且操作方便靈活，具有一定的實用意義。
【權(quán)利要求】
1.一種具有多發(fā)多收功能的ARINC429總線接口板卡，其特征在于:包括處理機總線接口模塊、429總線接收模塊、429總線發(fā)送模塊、自檢測模塊和429總線，所述的處理機總線接口模塊與機載計算機連接，429總線發(fā)送模塊的發(fā)送端輸出信號，經(jīng)429總線和處理機總線接口模塊傳至機載設(shè)備的接收端，機載設(shè)備的發(fā)送端發(fā)送信號，經(jīng)處理機總線接口模塊和429總線傳至429接收模塊的接收端，自檢測模塊判斷429總線發(fā)送模塊發(fā)送數(shù)據(jù)和429總線接收模塊接收的數(shù)據(jù)是否正確。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多發(fā)多收功能的ARINC429總線接口板卡，其特征在于:所述的處理機總線接口模塊，用于實現(xiàn)與機載計算機的數(shù)據(jù)通訊，其由地址緩沖芯片54LS244、數(shù)據(jù)緩沖芯片54LS245、控制命令模塊可編程芯片GAL20V8和控制命令模塊可編程芯片GAL16V8構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有多發(fā)多收功能的ARINC429總線接口板卡，其特征在于:所述的429總線接收模塊由總線接口芯片HS-3282構(gòu)成，分別與控制命令模塊可編程芯片GAL20V8和數(shù)據(jù)緩沖芯片54LS245相連，完成數(shù)據(jù)通道及接收數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有多發(fā)多收功能的ARINC429總線接口板卡，其特征在于:所述的429總線發(fā)送模塊由總線驅(qū)動芯片HS-3182構(gòu)成，分別與429總線及總線接口芯片HS-3282相連，發(fā)送數(shù)據(jù)到429總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多發(fā)多收功能的ARINC429總線接口板卡，其特征在于:所述的自檢測模塊由可編程芯片GAL20V8組成，自檢測模塊輸出兩條線A、B直接連到總線接口芯片HS-3282的A1、B1端或者A2、B2端，將HS-3182芯片輸出429總線信號，直接接到HS-3282芯片第二路接收器的接收端，直接檢測到429總線上輸出的信號。
【文檔編號】H04B1/40GK203827338SQ201420239534
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】趙顯紅, 付主木, 葉宇程, 田葳, 張立文, 張曉紅 申請人:河南科技大學