基于CAN總線(xiàn)的A320模擬器硬件仿真方案研究

根據國家建設民航強國的需要，國內對飛機模擬機的需求不斷增大，但目前國內模擬機研制規模不能滿(mǎn)足日益增長(cháng)的市場(chǎng)需求，若引進(jìn)國外模擬機，則不僅成本高昂，且不利于技術(shù)掌握，因此擴大模擬機自主研發(fā)規模成為必然趨勢?？紤]到各種機型的駕駛艙功能的共性，即系統模塊多、通信頻繁、結構復雜而導致模塊間布線(xiàn)繁雜，以及由此產(chǎn)生的干擾等問(wèn)題，提出一種駕駛艙硬件仿真方案，該方案可以滿(mǎn)足駕駛艙各模塊間穩定通信，且簡(jiǎn)化布線(xiàn)。

1 方案確立
駕駛艙仿真主要以報文的形式承載各系統模塊的操作信息，通過(guò)上位機完成邏輯運算，實(shí)現駕駛艙功能仿真。駕駛艙仿真設計的原則是穩定，即整個(gè)駕駛艙網(wǎng)絡(luò )應具備一定的容錯能力，在數據傳輸過(guò)程中若產(chǎn)生沖突競爭，則應有一種機制解決沖突，且不丟失數據，而CAN(Co-ntroller Area Network)是一種有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò )，具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，基于此選取CAN總線(xiàn)作為整個(gè)駕駛艙網(wǎng)絡(luò )通信方案。由于飛機駕駛艙結構復雜、功能繁多，所以需對駕駛艙進(jìn)行功能模塊劃分，各模塊間通過(guò)CAN總線(xiàn)進(jìn)行通信，以下即從系統總體設計、CAN節點(diǎn)通信接口硬件設計和數據傳輸軟件設計3個(gè)方面詳細闡述該方案。

2 系統總體設計
飛機駕駛艙中的顯示部分主要有電子飛行儀表系統(Electronic Flight Instrument System，EFIS)，飛機電子中央監控(Electronic Centralized Aircraft Monito-ring，ECAM)，分別由3臺觸摸屏顯示器顯示，其顯示邏輯統一由上位機控制。操作部分有頂版、中央操縱
臺、遮光板，側桿，這4部分全部由硬件實(shí)現，基于區域劃分的原則將其進(jìn)行模塊劃分，每二模塊為一節點(diǎn)。整體架構如圖1所示。

由于各節點(diǎn)間存在邏輯控制關(guān)系，所以采用多主方式通信，CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上任一節點(diǎn)均可作為主節點(diǎn)向其他節點(diǎn)發(fā)送數據。上位機作為其中一個(gè)節點(diǎn)，通過(guò)CAN總線(xiàn)智能適配卡與網(wǎng)絡(luò )上的各節點(diǎn)進(jìn)行通信，負責主要的邏輯運算和駕駛艙顯示功能的控制，其他節點(diǎn)不僅完成操作動(dòng)作的采集，還根據邏輯要求互相控制。