基于80C196KC的ARINC429總線接口板設(shè)計(jì)

1 引言

ARINC429總線是美國(guó)航空無(wú)線電公司（ARINC）制定的民用航空數(shù)字總線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，又稱為Mark33數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)，目前廣泛應(yīng)用于商用及運(yùn)輸飛機(jī)上，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部也于1986年參考ARINC429標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施了我國(guó)自己的航空通信標(biāo)準(zhǔn)HB-6096-86，其標(biāo)準(zhǔn)和ARINC429基本一致。

傳統(tǒng)的ARINC429總線收發(fā)板多是直接插到計(jì)算機(jī)的主板接口上，實(shí)現(xiàn)起來(lái)過(guò)于麻煩，并且要編寫(xiě)相應(yīng)得驅(qū)動(dòng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。本文介紹了一種基于Intel的16位單片機(jī)80C196KC的ARINC429總線收發(fā)板，它既可以通過(guò)串口連接到計(jì)算機(jī)上，同時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在收發(fā)板的存儲(chǔ)和顯示，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于攜帶，給ARINC429總線的檢測(cè)帶來(lái)了很大的方便。

2 ARINC429總線的傳輸標(biāo)準(zhǔn)及系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

ARINC429協(xié)議規(guī)定以串行方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息的傳輸，并且只能是單向傳輸，所以在總線上只允許有一個(gè)發(fā)送設(shè)備，可以同時(shí)有多（不超過(guò)20個(gè)）個(gè)接收設(shè)備，信息編碼的基本格式有兩種，32位或25位數(shù)字組成的基本數(shù)據(jù)單元，無(wú)論那種格式都包括8位標(biāo)志位、1位奇偶校驗(yàn)位和兩位狀態(tài)位，兩種傳輸格式的不同只是攜帶數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度不同，數(shù)據(jù)的傳輸速率有100Kbps和12.5Kbps兩種，既可以實(shí)現(xiàn)高速傳輸又可以低速傳輸[1]。

接口板設(shè)計(jì)的目的是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)ARINC429總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，,它既能接收雙極歸零制的429信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備,又可將計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備發(fā)出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為429信號(hào)輸出。本文介紹的總線接口板以Intel的十六位單片機(jī)MCS-80C196KC為核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送、外圍芯片的邏輯控制、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和顯示以及和計(jì)算機(jī)的接口[3][4]。ARINC429總線協(xié)議芯片HS-3282完成發(fā)送時(shí)數(shù)據(jù)的緩存和并行、串行的相互轉(zhuǎn)換，HS-3182為ARINC429總線的驅(qū)動(dòng)芯片，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部邏輯信號(hào)與ARINC429所要求的差分信號(hào)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)可以作為發(fā)送數(shù)據(jù)的緩存和調(diào)節(jié)發(fā)送速率，系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)的整體框圖

3 接口板的硬件設(shè)計(jì)

ARINC429總線協(xié)議芯片和驅(qū)動(dòng)芯片

ARINC429的接收電路已經(jīng)有了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的芯片組，其中以Harris公司生產(chǎn)的HS-3282和HS-3182最為流行，HS-3282是總線協(xié)議芯片，HS-3182是總線驅(qū)動(dòng)芯片，都滿足ARINC429的通信標(biāo)準(zhǔn)。

HS-3282是十六位寬的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線和ARINC429總線的接口，它有2接收通道和一個(gè)發(fā)送通道，HS-3182是實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換，有關(guān)于這兩個(gè)芯片的介紹很多，這里就不再說(shuō)明。由于ARINC429總線的數(shù)據(jù)寬度為32位，而HS-3282的數(shù)據(jù)位寬為16位，因此用了兩個(gè)字WORD1、WORD2與計(jì)算機(jī)交換收發(fā)的32位ARINC429總線上的數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1和表2所示[2]：

表1. WORD1與ARINC429總線數(shù)據(jù)位的關(guān)系

表2. WORD2與ARINC429總線數(shù)據(jù)位的關(guān)系

從表1和表2可以看出，ARINC429的數(shù)據(jù)位和計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)位并不是一一對(duì)應(yīng)的，在WORD1中有標(biāo)志位、奇偶校驗(yàn)位P、狀態(tài)位SSM、源目標(biāo)標(biāo)志S/D以及數(shù)據(jù)低位，WORD2是十六位數(shù)據(jù)，并且8位標(biāo)志位是反序的，有時(shí)會(huì)帶來(lái)不便，但計(jì)算機(jī)采集來(lái)的數(shù)據(jù)可以直接應(yīng)用到WORD2上，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)非常方便。