飛機防滑剎車系統(tǒng)是飛機重要的機載設(shè)備，對飛機的起飛和安全著陸起著重要的作用，防滑剎車系統(tǒng)性能的好壞直接影響到飛機及機載人員的安全，而性能必須有專門的設(shè)備進行測試。我國對防滑剎車控制系統(tǒng)的研究已有很長一段時間，效果良好，但是對防滑剎車系統(tǒng)進行測試的研究卻不多，本文針對國內(nèi)某機型防滑剎車系統(tǒng)而研制的檢測裝置，能夠快速檢測防滑剎車控制盒以及剎車系統(tǒng)相關(guān)附件的故障信息，具有快速化、便攜式、微型化、低成本、智能化等特點。

1 檢測裝置的組成和功能介紹
1．1 主要組成
    檢測裝置由檢測盒和接口盒兩部分組成。檢測盒是整個檢測裝置的控制、處理核心部分，以DSP(TMS320LF2407)作為微控制器，實現(xiàn)信號采集、通信、人機接口、檢測數(shù)據(jù)存儲(掉電不丟失)等功能；接口盒作為檢測裝置和飛機剎車系統(tǒng)連接的紐帶，主要由高精度繼電器組成，完成飛機剎車系統(tǒng)不同部分的切換檢測。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
    圖1中控制盒為針對某機型研制的防滑剎車控制盒；剎車系統(tǒng)相關(guān)附件包括機輪速度傳感器、電液壓力伺服閥、指令傳感器等。

1．2 主要功能介紹
    檢測裝置主要是對防滑剎車系統(tǒng)控制盒和相關(guān)附件進行故障診斷和檢測，為相關(guān)人員提供維修和升級的參數(shù)和參考數(shù)據(jù)，其主要功能如下：
    (1)檢測裝置自檢
    系統(tǒng)一上電，則開始對自身進行自檢，包括對DSP片內(nèi)3個DARAM區(qū)的檢測，并實時將檢測結(jié)果顯示。
    (2)防滑剎車控制盒檢測
    這部分檢測包括對控制盒電源電壓的檢測、模擬機輪信號檢測防滑控制盒的剎車控制參數(shù)、接地保護等。這些功能的檢測主要通過檢測裝置模擬實際的機輪信號通過接口盒提供給控制盒，從而測試控制盒相關(guān)的參數(shù)，顯示反饋給操作人員。
    (3)防滑剎車系統(tǒng)附件檢測
    防滑剎車系統(tǒng)附件檢測主要包括機輪速度傳感器的檢測、指令傳感器檢測、電液壓力伺服閥檢測等。通過檢測這些傳感器上電壓的大小，計算出它們的電阻，判斷出開路、短路或者正常三種狀態(tài)。
    (4)人機接口功能
    人機接口包括鍵盤和顯示。主要完成按鍵的輸入(包括部分檢測參數(shù)的輸入、各檢測功能模塊的選擇等)、各項檢測結(jié)果的顯示以及數(shù)據(jù)上傳PC的實時狀態(tài)等。
    (5)檢測參數(shù)的存儲以及上傳PC
    檢測參數(shù)的掉電存儲便于檢測裝置的野外使用，便于歷史數(shù)據(jù)的查詢；將數(shù)據(jù)上傳PC便于對檢測數(shù)據(jù)進行分析，本檢測裝置設(shè)計通過USB和PC機通信，方便快捷，上位機軟件采用C++Builder，開發(fā)。

2 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計
2．1 A／D前端信號調(diào)理電路
    因為從接口盒過來的信號電壓為0～10V左右，而DSP的A／D采樣信號允許的范圍在0～3．3V之間，所以必須加一級信號調(diào)理電路。電路如圖2所示，R1，R2構(gòu)成分壓電阻，為了保證A／D的精度，電路加一級電壓跟隨和低通濾波；二極管D1，D2是為了對DSP的A／D進行保護設(shè)計，將輸入電壓鉗位在A／D不被損壞的允許值范圍內(nèi)。從抗干擾角度講，在運放電源處加濾波電容。

2．2 USB接口電路
    CH375為國內(nèi)沁恒公司自主研發(fā)的USB接口芯片。支持3．3V和5V供電，支持全速USB接口，兼容USB 2．0協(xié)議；支持多種傳輸方式；關(guān)鍵是具有省事的內(nèi)置固件模式和靈活的外圍固件模式。內(nèi)置固件模式下屏蔽了相關(guān)的USB協(xié)議，自動完成標準的USB枚舉過程，能大大簡化本地控制器的固件處理程序；采用4線控制：寫選通、讀選通、片選輸入、中斷輸出。
    DSP與CH375的接口電路如圖3所示。DSP與CH375采用異步串行通信，電源引腳線上并聯(lián)的電容為退耦作用，CH375中斷端口與DSP的外部中斷輸入腳連接，下降沿有效。

2．3 模擬機輪速度信號電路
    在實際的剎車過程中，機輪速度傳感器所產(chǎn)生的信號近似為正弦信號，所以設(shè)計正弦信號發(fā)生電路，并且信號的頻率可以改變，基于上述要求，選擇AD公司生產(chǎn)的低功耗、可編程的高精度波形發(fā)生芯片AD9833。AD9833具有外圍設(shè)備簡單，支持SPI通信方便與DSP的連接，可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波，并且波形的頻率和相位都可以通過編程改變。
    AD9833與DSP通信接口電路如圖3所示。圖中10M的信號來自外接的晶振，EN_9833來自DSP的使能控制信號，SPICLK、SPISIMO為與DSP之間的SPI通信數(shù)據(jù)線。設(shè)置使能控制信號主要是為了不同外設(shè)分時利用SPI總線。

2．4 人機接口電路
    人機接口電路主要包括DSP和液晶的通信電路、按鍵掃描電路。DSP和液晶根據(jù)DSP的I／O口的分配情況采用并口通信，在通信線路上加一級低通濾波；因為按鍵僅幾個，采用普通的矩陣掃描式結(jié)構(gòu)。這兩個電路硬件簡單，不貼出具體電路圖了。

3 系統(tǒng)主要軟件設(shè)計
    系統(tǒng)軟件分為下位機軟件程序和上位機軟件程序，而下位機軟件包括系統(tǒng)初始化、按鍵處理子程序、液晶顯示子程序、USB中斷服務(wù)子程序、各功能模塊檢測程序等。整個系統(tǒng)軟件采用C語言嵌入?yún)R編語言(下位機)、C++Builder(上位機)語言開發(fā)。
3．1 系統(tǒng)主程序軟件
    DSP運行主程序框圖如圖6所示。功能模塊檢測程序主要包括防滑剎車控制盒功能檢測、機輪速度傳感器開短路檢測、電液壓力伺服閥開短路檢測、控制盒電源電壓檢測等。

3．2 模擬機輪速度信號產(chǎn)生程序
    DSP通過SPI總線和AD9833進行通信，通過對AD9833寫不同的控制字，改變AD9833產(chǎn)生信號的頻率(這里不需要修改信號相位)。本檢測裝置設(shè)計利用按鍵依照人為的要求對頻率的增減。具體實現(xiàn)的流程圖如圖7所示。

3．3 USB中斷服務(wù)程序
    CH375初始化先進行自檢，判斷CH375是否工作正常，如果工作正常則進入下一步，否則繼續(xù)等待；將CH375配置為內(nèi)置固件模式。USB數(shù)據(jù)發(fā)送過程為：先向CH375寫入WR_USB_DATA命令，等待USB主機取走數(shù)據(jù)，然后CH375鎖定當前的緩沖區(qū)，防止重復發(fā)送數(shù)據(jù)，將INT#引腳設(shè)置為低，進入USB中斷服務(wù)子程序，執(zhí)行GET STATUS命令獲取中斷狀態(tài)，執(zhí)行WR USB DATA命令，寫入待發(fā)送數(shù)據(jù)。執(zhí)行UNLOCK USB命令釋放緩沖區(qū)，退出中斷服務(wù)子程序，等待發(fā)送下一組數(shù)據(jù)。
3．4 上位機處理程序
    上位機軟件采用C++Builder開發(fā)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取、顯示、歷史數(shù)據(jù)保存和一定的分析處理功能。在實際程序設(shè)計中，用戶登陸、檢測USB設(shè)備和請求上傳數(shù)據(jù)均設(shè)置有允許失敗次數(shù)，并予以相應提示。上位機軟件和下位機通信程序流程圖如圖8所示。
    USB是一個全新的外設(shè)標準，具有熱插撥、自動配置功能。USB接口的使用，方便檢測裝置和電腦的數(shù)據(jù)傳輸。

4 結(jié)語
    該檢測裝置經(jīng)過測試能夠快速地檢測飛機防滑控制盒和機輪剎車系統(tǒng)附件的故障信息，并進行數(shù)據(jù)的存儲，上傳PC分析、處理等功能；具有良好的人機界面使檢測裝置能獨立在野外實行操作；現(xiàn)在正處于最后的細節(jié)完善階段。