摘要：設計了一種基于工控機和AEC429-PCI-22／S5 PCI板卡的便攜式ARINC429總線仿真與采集系統(tǒng)，描述了系統(tǒng)的硬件原理及組成，并分析了軟件結構及PCI板卡的初始化、接收及發(fā)送的方法。經(jīng)測試，該系統(tǒng)實時性好，可靠性高，可滿足機載電子設備檢測及維護的需要。

關鍵詞：ARINC429總線；AEC429-PCI-22／S5；機載電子設備；工控機

ARINC429總線是目前航空電子分各子系統(tǒng)之間最常用的通信總線之一，作為現(xiàn)代航空電子系統(tǒng)的“骨架”，一旦該總線系統(tǒng)或掛接的機載電子設備發(fā)生故障時，整個數(shù)據(jù)傳輸就會出現(xiàn)異常。為了快速診斷及排查故障點，429總線數(shù)據(jù)的仿真發(fā)送及采集顯得尤為重要。本文提出一種基于AEC429-PCI-22／S5總線接口卡的ARINC429總線數(shù)據(jù)的仿真發(fā)送與采集系統(tǒng)，通過與機載電子設備點對點的數(shù)據(jù)收發(fā)，能夠快速排查出故障設備，為航空機載電子設備的日常維護和故障診斷提供了一種高效的輔助手段。

1 ARINC429航空總線簡介

ARINC429是一種廣泛應用于民用和軍用飛機的串行數(shù)據(jù)總線結構，是一種單向廣播式數(shù)據(jù)總線，其傳輸介質為屏蔽雙絞線，調制方式采用雙極歸零制的三態(tài)碼方式，具有很強的抗干擾能力。數(shù)據(jù)傳輸采用廣播傳輸原理，按開環(huán)進行傳輸，傳輸速率有兩種：高速傳輸率為100kb ps±1％，低速傳輸率為12～14．5 kbps±1％。ARINC429規(guī)范規(guī)定，一個數(shù)據(jù)字有32位。數(shù)據(jù)字有5種形式：二進制補碼(BNR)數(shù)據(jù)、十進制(BCD)數(shù)據(jù)、離散數(shù)據(jù)、維護數(shù)據(jù)、AIM(即應答、ISO5號字母表和用ISO5號字母表表示的維護數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)。它們被分為5段，如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設計

為了內(nèi)外場使用方便，系統(tǒng)采用APOLLO 150便攜式一體工控機，結合AEC429-PCI-44總線接口卡，按照航空標準HB6096-86的規(guī)范要求實現(xiàn)ARINC429總線數(shù)據(jù)的模擬發(fā)送與接收。

AEC429-PCI-22／S5接口卡是北京神州飛航有限責任公司開發(fā)的一款多功能的ARINC429數(shù)據(jù)輸入和輸出總線接口卡，其硬件結構如圖2所示，板卡采用PCI總線接口，有2個接收通道2個發(fā)送通道，提供中斷和查詢2種接收數(shù)據(jù)的方式，具有定時發(fā)送和非定時發(fā)送數(shù)據(jù)2種方式，數(shù)據(jù)輸入輸出通過標準DB62連接器。提供若干個接口函數(shù)，在使用時只需將公司提供的配套開發(fā)庫文件AEC429C5．dll和AEC429C5．lib添加到應用程序目錄中，在應用程序中加入頭文件AEC429C5_lib．h即可。

將AEC429-PCI-22／S5接口卡的每個發(fā)送通道和接收通道分別作為總線數(shù)據(jù)仿真系統(tǒng)的的模擬輸入及輸出端口，也可直接與相應的檢測設備相連進行總線數(shù)據(jù)通訊，按照ARINC429協(xié)議采用屏蔽雙絞電纜，利用特定的適配器，實現(xiàn)對機載電子設備的指令數(shù)據(jù)的模擬輸入及工作狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障信息的查詢。由于不同的機載電子設備具有不同的通訊協(xié)議及硬件接口，故配合系統(tǒng)軟件設計，系統(tǒng)還根據(jù)不同設備的特點，設計了特定的適配器，以滿足多型設備總線數(shù)據(jù)發(fā)送、采集及故障診斷的需要。如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設計

3．1 軟件總體設計

本系統(tǒng)軟件選用以C#為開發(fā)平臺進行開發(fā)，結合ACCESS數(shù)據(jù)庫根據(jù)特定機載電子設備的通訊協(xié)議定制相應的發(fā)送及回收總線數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的故障代碼進行故障診斷，并利用數(shù)據(jù)庫中預置的故障查詢系統(tǒng)，檢索并顯示故障信息及排除方法。系統(tǒng)軟件主要由兩大功能模塊組成：系統(tǒng)應用軟件及系統(tǒng)管理軟件。系統(tǒng)應用軟件采用對話框形式，通過下拉列框調用數(shù)據(jù)庫中預置的機載電子設備名稱，利用列表框顯示設備信息、總線數(shù)據(jù)信息，用戶可對數(shù)據(jù)信息進行人為的二次定制。系統(tǒng)管理軟件主要實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及檢測記錄的管理，通過該系統(tǒng)可隨時定制新的通訊檢測設備數(shù)據(jù)及故障信息，并可對以往操作記錄進行查詢。

3．2 總線數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收

AEC429-PCI-22／S5驅動程序提供了豐富的接口函數(shù)，能滿足用戶對板卡的操作需求；具有良好的兼容性，能適用于多種編程環(huán)境；AEC 429-PCI-22／S5驅動程序接口函數(shù)按ANSIC標準編寫，以動態(tài)鏈接庫DLL形式提供給用戶。當進行程序開發(fā)時，需要引用庫文件：AEC429C5.d ll和AEC429C5．lib，函數(shù)庫頭文件：AEC429C5_lib．h。

以下是429配置字結構：

其中，ParityEn：校驗使能位(TRUE：使能校驗；FALSE：校驗禁止)；EvenParity：校驗模式選擇 (TRUE：偶校驗；FALSE：奇校驗)；DataBits：數(shù)據(jù)位長度，取值25或32；SCK：429半位采樣次數(shù)，取值范圍12～16；DV：模塊內(nèi)部分頻設置寄存器，最大取值2047，不能為0。

以下是板卡句柄結構：

板卡提供了兩種數(shù)據(jù)接收方式：查詢方式及中斷方式。為保證接收機載設備回傳的相關數(shù)據(jù)的實時性，在系統(tǒng)中主機采用中斷的方式進行接收，并將接收結果在上述列表中實時顯示，若設備存在故障，系統(tǒng)自動彈出設備的相關故障信息。

要實現(xiàn)AEC429-PCI-22／S5接口卡的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，需要首先對板卡進行初始化，圖4(a)是板卡初始化的程序框圖。

系統(tǒng)采用中斷方式接收機載電子設備發(fā)送的數(shù)據(jù)，將板卡預置的函數(shù)AEC429C5_RxIntEnable入口參數(shù)Enable置為TRUE，即可進行中斷方式的數(shù)據(jù)接收。圖4(b)是板卡數(shù)據(jù)中斷方式接收子程序框圖。

為保證各通道獨立控制，發(fā)送數(shù)據(jù)采用非定時方式，當發(fā)送按鈕按下即發(fā)送預設的總線數(shù)據(jù)。將板卡預置的函數(shù)AEC429C5_EnableTimerMode的入口參數(shù)Enable置為FALSE，即可進行非定時方式的數(shù)據(jù)發(fā)送。如圖4(c)所示為板卡非定時發(fā)送數(shù)據(jù)子程序框圖。

4 結論

ARINC429是航空電子系統(tǒng)中應用最廣泛的通信標準，基于PCI板卡的仿真與發(fā)送系統(tǒng)，較之傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)，功能更強大，而且具有更好的可維護性和可擴展性。經(jīng)測試，該系統(tǒng)實時性好，可靠性高，可滿足機載電子設備檢測及維護的需要。