基于虛擬儀器的ARINC429總線信號(hào)仿真和測試方案

　　摘要： 隨著ARINC 429總線在航空電子設(shè)備中的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)總線信號(hào)的仿真測試需求也不斷增加。本文結(jié)合虛擬儀器設(shè)計(jì)思想，使用市場技術(shù)成熟的429信號(hào)收發(fā)板卡，以LabWindows/CVI為軟件開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一種實(shí)現(xiàn)429信號(hào)仿真發(fā)送和接收測試的方案。

　　關(guān)鍵詞： ARINC 429總線;虛擬儀器;LabWindows/CVI;仿真測試

　　ARINC429總線是美國航空無線電公司(ARINC)制定的航空數(shù)字總線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，定義了航空電子設(shè)備和系統(tǒng)之間相互通信的一種規(guī)范。隨著國內(nèi)航空業(yè)的發(fā)展，ARINC429總線的應(yīng)用日益廣泛，已推廣到許多航空設(shè)備中。與此同時(shí)在許多航空機(jī)載設(shè)備的檢測維修中出現(xiàn)了大量對(duì)429信號(hào)的檢測需求。這就使得對(duì)429信號(hào)的仿真和測試顯得十分關(guān)鍵。本文使用目前市場上技術(shù)成熟的基于PCI接口的429收發(fā)板卡，以LabWindows/CVI作為軟件開發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)429信號(hào)的仿真和測試，達(dá)到了使用個(gè)人電腦完成429信號(hào)檢測任務(wù)的目的。

　　ARINC429總線簡介

　　ARINC429協(xié)議規(guī)定使用雙絞屏蔽線以串行方式傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息，信息為單向傳輸，即總線上只允許有1個(gè)發(fā)送設(shè)備，可以有多個(gè)(≤20個(gè))接收設(shè)備?？偩€的數(shù)據(jù)傳輸率為12.5～100kbps，傳輸字為32位。線路上的碼型為雙極性歸零碼。每條線上的信號(hào)電壓范圍為+5V到-5V之間。一條線稱為A(或+)，而另一條線稱為B(或-)。兩條線路的差分信號(hào)的邏輯關(guān)系有三種：當(dāng)A-B 的差分電壓為7.25V～11V時(shí)，表示邏輯1，即HI;當(dāng)A-B的差分電壓為-0.5V～0.5V 時(shí)，表示NULL;當(dāng)A-B的差分電壓為-11V～-7.25V 時(shí)，表示邏輯0,即LO。具體編碼方式如圖1所示。

圖1 ARINC429雙極性歸零編碼方式圖

　　按照規(guī)定ARINC429字的32個(gè)數(shù)據(jù)位分為5個(gè)基本區(qū)域，分別為Parity、SSM、DATA、SDI、LABEL,如圖2所示。1～8位是標(biāo)號(hào)位(LABEL)，標(biāo)記出包括在這個(gè)傳送字內(nèi)的信息的類型。通過這些數(shù)據(jù)標(biāo)號(hào)，接收設(shè)備可以很容易地判斷出所接收到的字的用途。9~10位是源終端識(shí)別位(SDI)，它指示信息的來源或信息的終端。11~28或29位是數(shù)據(jù)位(Data Field)，是所確定的用于傳輸?shù)男畔ⅰ?29到30或31位為符號(hào)狀態(tài)矩陣位(SSM)，表示數(shù)據(jù)的特性或字類型，也可表示發(fā)送設(shè)備的狀態(tài)信息。32位為奇偶校驗(yàn)位(P)，實(shí)現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)校驗(yàn)功能。

圖2 429 信號(hào)32位字格式

　　基本設(shè)計(jì)思想

　　設(shè)計(jì)航空429總線信號(hào)的仿真和檢測采用了虛擬儀器的設(shè)計(jì)思路。簡單的說，虛擬儀器就是通用計(jì)算機(jī)加上軟件和硬件。硬件用來解決信號(hào)的輸入輸出問題，軟件用來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的處理、顯示等功能。它利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大支持，使用戶可以很方便地對(duì)其維護(hù)、擴(kuò)展和升級(jí)。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有很高的靈活性，可以通過編制軟件來定義功能。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的軟件包括NI公司的LabVIEW 和LabWindows/CVI，HP公司的VEE等。

　　設(shè)計(jì)中，硬件方面使用基于PCI插槽的429信號(hào)收發(fā)板卡，將其插入通用電腦PCI插槽達(dá)到了測試的硬件要求，實(shí)現(xiàn)429信號(hào)的發(fā)送和接收;軟件方面使用NI公司的LabWindows/CVI作為開發(fā)平臺(tái)，主要用來完成發(fā)送前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、對(duì)接收數(shù)據(jù)的處理和顯示等工作。

　　設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法

　　硬件介紹

　　選用西安方元明公司代理的EXC_M4K429RTx模塊板卡。該板卡的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3  M4K429RTx板卡結(jié)構(gòu)原理圖

　　其主要性能參數(shù)包括：支持5～10通道，每個(gè)通道均支持接收發(fā)送自定義;信號(hào)傳輸率為12.5～100Kbps編程可調(diào);4K