一種多通道ARINC429總線(xiàn)收發(fā)容錯方法的研究

摘要：針對目前ARINC429航空總線(xiàn)的研究情況，采用SoPC技術(shù)設計多通道ARINC429總線(xiàn)收發(fā)裝置，解決了目前使用常規芯片導致的系統復雜，使用不便，價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。在需要多通道數據收發(fā)的場(chǎng)合中，能夠有效降低系統的復雜度，提高系統配置的靈活性。另外，在接收過(guò)程中研究了改進(jìn)型倍頻容錯數據采集方法，首次將其應用于ARINC429航空總線(xiàn)，實(shí)驗證明該方法能夠大大提高數據接收的準確性和可靠性。
關(guān)鍵詞：ARINC429；SoPC；倍頻容錯；收發(fā)裝置

在現代飛機上，系統與系統之間，系統與部件之間需要通過(guò)總線(xiàn)傳輸大量信息。ARINC429總線(xiàn)是美國無(wú)線(xiàn)電公司制定的一種串行標準，是基于Mark33數字信息傳輸系統(Digital Information Transfer System，DITS)的單向數據總線(xiàn)標準，是專(zhuān)為航空電子系統通信規定的航空工業(yè)標準。它詳細規劃了航空電子系統中各個(gè)電子設備之間及電子設備和系統之間的通信方式。由于其數據資源豐富，數據精度高，現已廣泛應用于波音、空客，中小型的直升機中。它規定了航空器電子系統生產(chǎn)廠(chǎng)家對部件、通用設計、結構及試驗規范的要求，使那些影響系統互換性和電氣特性達到最大程度的標準化。

1 常見(jiàn)的ARINC429協(xié)議芯片
目前常規的ARINC429總線(xiàn)通信的接口設計都是采用DEI1016，HS3282等專(zhuān)用芯片。這些芯片的數據格式固定，數據收發(fā)過(guò)程中需要額外的數據轉換，使用起來(lái)不夠靈活方便。而且價(jià)格昂貴，通道數較少，在實(shí)現多通道收發(fā)時(shí)，不僅增大了系統的體積和復雜度，而且成本極高。
幾種常見(jiàn)的ARINC429協(xié)議芯片如表1所示。

當前可編程邏輯器件發(fā)展迅速，利用SoPC技術(shù)設計ARINC429總線(xiàn)接口芯片可以克服以上的不足，同時(shí)極大地降低了系統成本，使用更加靈活，可以根據應用環(huán)境進(jìn)行更改相應的系統配置，無(wú)需重新設計硬件系統。

2 ARINC429發(fā)送模塊設計
ARINC429發(fā)送模塊主要功能是能夠按照兩種不同速率100 Kb／s和12．5 Kb／s發(fā)送標準的32位雙極歸零碼，并在字與字之間自動(dòng)產(chǎn)生4位空白。
2．1 電平轉換電路
由于A(yíng)RINC429總線(xiàn)采用雙極歸零碼的方式傳輸數據，對于單根傳輸線(xiàn)而言，有5 V，0 V，-5 V三種電平。而FPGA只能發(fā)出電平是3．3 V和0 V，所以對FPGA產(chǎn)生的信號要加一個(gè)電平轉換電路，當FPGA輸出的兩根數據線(xiàn)壓差為3．3 V時(shí)，轉換成一根線(xiàn)為5 V另一根線(xiàn)為-5 V；當壓差為0時(shí)不變。電平轉換電路如圖1所示。

2．2 發(fā)送模塊狀態(tài)轉換
發(fā)送模塊主要有5個(gè)輸入端口和3個(gè)輸出端口，輸入端口包括：時(shí)鐘clk_800 kHz、復位rst_n、發(fā)送使能en_tr、待發(fā)送數據indata、發(fā)送速率speed，輸出端口主要包括：發(fā)送標志busy_tr、ARINC429總線(xiàn)busa_o和busb_o。
發(fā)送模塊主要有3個(gè)狀態(tài)：空閑、發(fā)送數據、發(fā)送時(shí)鐘。當發(fā)送模塊處于空閑狀態(tài)時(shí)，只要發(fā)送使能信號en_tr為1，則說(shuō)明有需要發(fā)送的信號，跳轉至發(fā)送數據狀態(tài)。由于A(yíng)RINC429總線(xiàn)每一位前半個(gè)周期為數據，后半個(gè)周期為時(shí)鐘，所以發(fā)送數據和發(fā)送時(shí)鐘這兩個(gè)狀態(tài)構成了每一位的發(fā)送過(guò)程，兩個(gè)狀態(tài)不斷交替，SoPC系統設計中發(fā)送模塊狀態(tài)轉移圖如圖2所示。