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          一種機載設(shè)備的通訊接口電路的設(shè)計與實現(xiàn)

          作者: 時間:2013-08-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:文章介紹了一種機載設(shè)備的電路的設(shè)計與實現(xiàn),該接口電路是機載設(shè)備接線盒的重要組成部分,其設(shè)計目標主要是接收前端的綜合處理機通過422接口輸出的目標方位、目標距離、目標編號、目標有效等命令信息,對其進行格式轉(zhuǎn)換和電氣匹配后,再送到發(fā)控系統(tǒng)。此外,該電路還對接收到的干纜高度數(shù)字信號進行等相關(guān)處理,并發(fā)送到飛機控制系統(tǒng)和懸停器。
          關(guān)鍵詞:;

          0 引言
          通訊接口電路主要用于完成前端綜合處理機和后端的發(fā)送控制系統(tǒng)(簡稱發(fā)控系統(tǒng))、飛機控制系統(tǒng)(簡稱飛控系統(tǒng))等的信號交聯(lián)。綜合處理機輸出的目標信息經(jīng)過電氣匹配后送到單片機,單片機對其進行解析后,按照一定的幀協(xié)議將目標信息轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)控系統(tǒng),并將目標信息中包含的干纜高度信號進行及濾波放大后送至飛控系統(tǒng)和懸停器。

          1 電路組成與工作原理
          1.1 電路組成
          根據(jù)通訊接口電路的主要功能,設(shè)計該電路的組成框圖如圖1所示。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/175767.htm

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          1.2 電源電路
          接線盒系統(tǒng)由一路28V直流電源供電,在此利用穩(wěn)壓芯片分別轉(zhuǎn)換得到以下三路電源:
          1)運算放大器電源:一路15.0V;2)MCU電源:兩路3.3V,分別為供數(shù)字電路和模擬電路使用;3)其他芯片電源:一路5.0V。
          1.3 控制電路
          通訊接口電路的控制單元MCU在進行數(shù)據(jù)處理時,除了需要根據(jù)綜合處理機與接線盒接口控制協(xié)議對數(shù)字信號進行解析,還需要完成對干纜高度數(shù)據(jù)信號的D/A轉(zhuǎn)換,要求高度分辨率小于0.1m。
          基于硬件資源需求,結(jié)合低功耗、集成化、開發(fā)周期等因素,該控制電路選用了系列的單片機。該單片機具有兩個串口并內(nèi)置12位DA轉(zhuǎn)換器,在低功耗、可靠性方面表現(xiàn)出色,滿足設(shè)計需求。
          我們選擇DAC12的基準電壓為2.5V,理論上其電壓分辨率為2.5/4096=0.6mV,實際上由于器件本身的誤差加上電路噪聲的影響,其有效位可能降低為10位,則電壓分辨率隨之降低為2.5V/1024=2.4mV。
          由于DAC12輸出的直流電壓模擬量的范圍為0~2.5V,而飛控系統(tǒng)和懸停器要求的電壓輸入范圍為0~12V,因此需要對DAC12的輸出電壓進行比例放大,增益系數(shù)計算如下:G=Int(12/2.5)=5。同時,由于電壓放大的緣故,在飛控系統(tǒng)的輸入端,電壓分辨率相應(yīng)降至2.4×5= 12mV。此外,已知電壓與干纜高度之間的比例關(guān)系為80mV/m,據(jù)此計算出高度分辨率為12/80=0.15(mV/m),滿足小于0.2m的設(shè)計要求。
          1.4 電氣匹配
          在電路設(shè)計中,由于綜合處理機、MCU和與發(fā)控系統(tǒng)之間的通訊信號的輸入/輸出邏輯不協(xié)調(diào),需要首先解決兩種電平的轉(zhuǎn)換問題,我們在此采用的電氣匹配芯片為ADM485。
          對于不出戶外的422端口,我們采取了單向的保護措施,設(shè)計了由TVS管P6KE6.8CA和WE-SL2型共模電感組成的接口保護電路。當TVS管兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時,它以極高的速度使其阻抗驟然降低,同時吸收一個大電流,將其兩端間的電壓箝位在一個預(yù)定的數(shù)值上,從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。

          2 通訊協(xié)議
          為保證綜合處理機、接口電路MCU和與發(fā)控系統(tǒng)之間能有效、可靠地進行通信,我們對數(shù)據(jù)的格式、順序和速率,數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_認和接收,差錯檢測,重傳控制和詢問等操作做出了約定,形成了通訊協(xié)議。
          2.1 綜合處理機與接線盒通訊標準
          綜合處理機通過一個串行通訊鏈和接線盒進行交聯(lián)。通訊標準如下:電氣標準:EIA RS-422;信號:RxD+、RxD-、TxD+、TxD-、GND;字節(jié):起始位1位、數(shù)據(jù)位8位、停止位1位、無校驗位;速率:9.6kb/s;方式:異步。
          2.2 綜合處理機與接線盒的數(shù)據(jù)包格式
          綜合處理機向接線盒發(fā)送固定格式、固定數(shù)據(jù)周期的數(shù)據(jù)包,數(shù)據(jù)內(nèi)容包括目標信息、干纜高度、聲納有效標識和狀態(tài)查詢命令標識。當接線盒接收到的數(shù)據(jù)包狀態(tài)查詢命令標識為有效時,接線盒向綜合處理機發(fā)回狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。


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