基于虛擬儀器的ARINC429總線(xiàn)信號仿真和測試方案

　　摘要： 隨著(zhù)ARINC 429總線(xiàn)在航空電子設備中的應用日益廣泛，對總線(xiàn)信號的仿真測試需求也不斷增加。本文結合虛擬儀器設計思想，使用市場(chǎng)技術(shù)成熟的429信號收發(fā)板卡，以L(fǎng)abWindows/CVI為軟件開(kāi)發(fā)平臺，設計了一種實(shí)現429信號仿真發(fā)送和接收測試的方案。

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

　　ARINC429總線(xiàn)是美國航空無(wú)線(xiàn)電公司(ARINC)制定的航空數字總線(xiàn)傳輸標準，定義了航空電子設備和系統之間相互通信的一種規范。隨著(zhù)國內航空業(yè)的發(fā)展，ARINC429總線(xiàn)的應用日益廣泛，已推廣到許多航空設備中。與此同時(shí)在許多航空機載設備的檢測維修中出現了大量對429信號的檢測需求。這就使得對429信號的仿真和測試顯得十分關(guān)鍵。本文使用目前市場(chǎng)上技術(shù)成熟的基于PCI接口的429收發(fā)板卡，以L(fǎng)abWindows/CVI作為軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，設計實(shí)現了對429信號的仿真和測試，達到了使用個(gè)人電腦完成429信號檢測任務(wù)的目的。

　　ARINC429總線(xiàn)簡(jiǎn)介

　　ARINC429協(xié)議規定使用雙絞屏蔽線(xiàn)以串行方式傳輸數字數據信息，信息為單向傳輸，即總線(xiàn)上只允許有1個(gè)發(fā)送設備，可以有多個(gè)(≤20個(gè))接收設備?？偩€(xiàn)的數據傳輸率為12.5～100kbps，傳輸字為32位。線(xiàn)路上的碼型為雙極性歸零碼。每條線(xiàn)上的信號電壓范圍為+5V到-5V之間。一條線(xiàn)稱(chēng)為A(或+)，而另一條線(xiàn)稱(chēng)為B(或-)。兩條線(xiàn)路的差分信號的邏輯關(guān)系有三種：當A-B 的差分電壓為7.25V～11V時(shí)，表示邏輯1，即HI;當A-B的差分電壓為-0.5V～0.5V 時(shí)，表示NULL;當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

　　按照規定ARINC429字的32個(gè)數據位分為5個(gè)基本區域，分別為Parity、SSM、DATA、SDI、LABEL,如圖2所示。1～8位是標號位(LABEL)，標記出包括在這個(gè)傳送字內的信息的類(lèi)型。通過(guò)這些數據標號，接收設備可以很容易地判斷出所接收到的字的用途。9~10位是源終端識別位(SDI)，它指示信息的來(lái)源或信息的終端。11~28或29位是數據位(Data Field)，是所確定的用于傳輸的信息。 29到30或31位為符號狀態(tài)矩陣位(SSM)，表示數據的特性或字類(lèi)型，也可表示發(fā)送設備的狀態(tài)信息。32位為奇偶校驗位(P)，實(shí)現簡(jiǎn)單的數據校驗功能。

圖2 429 信號32位字格式

　　基本設計思想

　　設計航空429總線(xiàn)信號的仿真和檢測采用了虛擬儀器的設計思路。簡(jiǎn)單的說(shuō)，虛擬儀器就是通用計算機加上軟件和硬件。硬件用來(lái)解決信號的輸入輸出問(wèn)題，軟件用來(lái)實(shí)現對信號的處理、顯示等功能。它利用計算機的強大支持，使用戶(hù)可以很方便地對其維護、擴展和升級。與傳統儀器相比，虛擬儀器具有很高的靈活性，可以通過(guò)編制軟件來(lái)定義功能。目前在這一領(lǐng)域內，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。

　　設計中，硬件方面使用基于PCI插槽的429信號收發(fā)板卡，將其插入通用電腦PCI插槽達到了測試的硬件要求，實(shí)現429信號的發(fā)送和接收;軟件方面使用NI公司的LabWindows/CVI作為開(kāi)發(fā)平臺，主要用來(lái)完成發(fā)送前的數據準備、對接收數據的處理和顯示等工作。

　　設計實(shí)現方法

　　硬件介紹

　　選用西安方元明公司代理的EXC_M4K429RTx模塊板卡。該板卡的基本結構如圖3所示。

圖3  M4K429RTx板卡結構原理圖

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