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基于MSP430單片機實(shí)現ARINC429總線(xiàn)通訊的硬件設計
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時(shí)間：2010-06-13
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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0引言
ARINC429航空通訊總線(xiàn)是一種常用的慣導系統通訊總線(xiàn)。由于該總線(xiàn)的功能相對獨立，航空電子系統逐步走向綜合，各子系統之間的數據通訊變得更加頻繁。因此，研制一種基于ARINC429總線(xiàn)標準多種導航檢測信號的手持設備，就可以為雷達導航測試人員提供很多方便。
1ARINC429總線(xiàn)簡(jiǎn)介
ARINC429總線(xiàn)標準又稱(chēng)為Mark33數字信息傳輸系統，由美國航空無(wú)線(xiàn)電公司(ARINC)頒布實(shí)施。我國在航空電子設備(諸如GPS、慣導系統、電子飛行儀表)中也大量采用了ARINC429規范與外設進(jìn)行通訊。此總線(xiàn)允許一個(gè)發(fā)送器和最多20個(gè)接收器進(jìn)行一對單向、差分耦合、雙絞屏蔽線(xiàn)信號傳輸。該標準的數據字分25 bits和32bits兩種，以雙級歸零碼的形式發(fā)送。傳輸速率分成12.5 kB／s(低速)或100 kB／s(高速)兩種，傳輸協(xié)議采用簡(jiǎn)單的點(diǎn)對點(diǎn)形式。ARINC429總線(xiàn)數據字長(cháng)度為32位比特，可以分為五部分：奇偶校驗位(P)、符號／狀態(tài)位(SM)、數據位(DATA)、源，目標標識位(SDI)和標號位(LABEL)，發(fā)送順序為標號位、源／目標標識位、數據位、符號／狀態(tài)位、奇偶校驗位，其中標號位比較特殊，采用先發(fā)高位后發(fā)低位的表現形式。
2手持設備系統硬件方案
本設計中的主處理器可選擇美國TI公司的MSP430系列16位工業(yè)級超低功耗單片機MSP430F449IPZ。該產(chǎn)品帶有48個(gè)I／O引腳和60KB存儲空間，并集成有專(zhuān)用的鍵盤(pán)和LCD驅動(dòng)接口，因而比較容易維護，性?xún)r(jià)比和工作可靠性都較高，有利于系統硬件進(jìn)行優(yōu)化設計。MSP430具有超低功耗特性，一般模式下的工作電流僅280μA，省電模式下的工作電流僅1.1μA，故可極大地延長(cháng)電池壽命。
該調試儀的顯示部分選用小型矩形單色LCD顯示器。鍵盤(pán)選用小型鍵盤(pán)接口模塊，僅需配置“POWER”、“MOD”及上下選擇按鈕共四個(gè)鍵，可以減小設備的外形尺寸，并可簡(jiǎn)化該調試儀的操作步驟，使用十分簡(jiǎn)單、方便。MSP430系統需擴展一片RAM，以動(dòng)態(tài)存儲各種運算的中間數據。而由于MSP430系列單片機內部有足夠的FLASH存儲器空間，故無(wú)需再擴展ROM。這樣，整個(gè)設備體積可不超過(guò)160 mm×100 mm×50 mm，有利于操作。
手持導航設備信號發(fā)生器的系統硬件連接框圖如圖1所示。圖中，ARINC429數據通訊可選用HARRIS公司的HS3282和HS3182接口芯片配合完成。其中HS3282芯片的信號傳輸速率為100 kB／s或12.5 kB／s，采用單電源+5 V供電，芯片由兩個(gè)接收器和一個(gè)發(fā)送器組成，接收器和發(fā)送器可分別獨立工作。兩個(gè)分別獨立的接收器直接與ARINCA29總線(xiàn)相連，而不需電平轉換。接收器以10倍于接收數據速率的頻率工作，字長(cháng)25位或者32位，接收到的數據帶有奇偶校驗狀態(tài)。發(fā)送器主要由先進(jìn)先出(FIFO)存儲器和定時(shí)電路組成。FIFO存儲器用于保存串行傳輸8個(gè)ARINCA29數據字，內部定時(shí)器可自動(dòng)調整字間隔，并自動(dòng)產(chǎn)生奇偶校驗位。HS3282芯片的發(fā)送器可將兩個(gè)16位的并行數據轉換成32位TTL電平的串行數據，并經(jīng)過(guò)與其配套的總線(xiàn)驅動(dòng)芯片HS3182將電平轉換為雙極性歸零碼發(fā)送到ARINCA29數據總線(xiàn)上。其硬件設計原理如圖2所示。圖2中，HS3282采用5 V供電，數據傳輸速率為100 kB／s，可外接1MHz晶振。MR復位低有效可接單片機P4.2，由于系統僅用來(lái)發(fā)送測試信號時(shí)為單向傳輸，故不需要兩路接收。由于MSP430是16位單片機，故也不需要8位鎖存器，它的16位數據總線(xiàn)可連接到單片機P2和P3的兩組引腳。發(fā)送時(shí)，HS3282為前級輸出，HS3182通過(guò)Aout和Bout引腳為正式差分輸出。另外，MSP430內部集成有LCD驅動(dòng)電路，故可直接連接LCD接口，其系統原理圖如圖3(見(jiàn)第32頁(yè))所示。
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