摘 要: 數(shù)字信號處理器(DSP)在很多領(lǐng)域都已獲得廣泛的應(yīng)用,ARINC 429數(shù)字信息傳輸規(guī)范是航空電子設(shè)備" title="航空電子設(shè)備">航空電子設(shè)備通信標(biāo)準(zhǔn),。介紹了用DSP芯片TMS320F206和高性能的數(shù)據(jù)通信芯片HS-3282開發(fā)ARINC 429通信板的一種方法,。
關(guān)鍵詞: 數(shù)字信號處理器(DSP) ARINC429數(shù)字傳輸規(guī)范
在現(xiàn)代民用飛機(jī)上,,系統(tǒng)與系統(tǒng)之間,,系統(tǒng)與部件之間需要傳輸大量信息,隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和微型電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),,越來越多的航空電子設(shè)備已采用數(shù)字化技術(shù),。ARINC規(guī)范是為了在航空電子設(shè)備之間傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)信息" title="數(shù)據(jù)信息">數(shù)據(jù)信息而制定的一個(gè)航空運(yùn)輸?shù)墓I(yè)標(biāo)準(zhǔn)。早期用單片機(jī)開發(fā)的ARINC 429通訊板,,不僅不能保證相鄰8個(gè)字之間的4位間隔,,而且硬件電路比較復(fù)雜。現(xiàn)在雖有集成ARINC 429通信板商品化產(chǎn)品,,但價(jià)格高達(dá)近5萬元。利用價(jià)格較低的DSP芯片TMS320CF206和HS-3282制成的ARINC 429通訊板很好地解決了這個(gè)問題,。
1 ARINC 429 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息傳輸規(guī)范
數(shù)據(jù)信息傳輸規(guī)范闡述了通過一對雙絞屏蔽線(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線)從一個(gè)端口向系統(tǒng)和設(shè)備以串行方式傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息的方法,。ARINC 429系統(tǒng)規(guī)定,一個(gè)數(shù)據(jù)字有32位,,它們被分為5段,,即:
①標(biāo)志碼(label),,第1~8位,,用于標(biāo)識傳輸?shù)膮?shù);
?、谠?目的識別碼(SDI),,第9~10位。當(dāng)需要將一些專用字傳輸?shù)揭粋€(gè)多系統(tǒng)" title="多系統(tǒng)">多系統(tǒng)的特定系統(tǒng)時(shí),,就可以用SDI來識別字的目的地,。SDI也可以根據(jù)字內(nèi)容來判明一個(gè)多系統(tǒng)的源系統(tǒng);
?、蹟?shù)據(jù)區(qū)(data),,第11~29位。將數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼,,以便于傳輸,;
④符號狀態(tài)位(SSM),,第29~31位,,用于標(biāo)識數(shù)據(jù)字的特性,如方向,、符號等,。SSM也可表明數(shù)據(jù)發(fā)生器硬件的狀態(tài),是無效數(shù)據(jù)還是試驗(yàn)數(shù)據(jù),;
?、萜媾夹r?yàn)位(parity),第32位。ARINC 429數(shù)字信息系統(tǒng)奇偶校驗(yàn)位邏輯提供的是奇校驗(yàn),。
32位的數(shù)據(jù)字以脈沖形式發(fā)送,,采用了雙極回零調(diào)制,發(fā)送出去的脈沖有三個(gè)電平,,即高電平(+10V),、中電平(0V)、低電平(-10V),。高電平為邏輯1,,低電平為邏輯0,中電平為發(fā)送自身時(shí)鐘脈沖,,如圖1所示,。字與字之間以一定間隔(4位)分開,此間隔作為字同步,。
2 HS-3282介紹
HS-3282是美國HARRIS公司推出的高性能數(shù)據(jù)通信芯片,,它支持ARINC 429通訊規(guī)范和其他串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,外接驅(qū)動芯片HS-3182便可以產(chǎn)生ARINC 429電平,,其引腳排列如圖2所示,,主要引腳功能如表1所示。
該芯片具有以下特點(diǎn):①數(shù)據(jù)字的長度為25位或32位,,其中32位字符合ARINC 429規(guī)范,,數(shù)據(jù)傳輸速率為0~100kbps;②具有2個(gè)獨(dú)立的接收部件和1個(gè)發(fā)送部件,,可同時(shí)進(jìn)行接收和發(fā)送,,且接收部件和發(fā)送部件相互獨(dú)立;③兩個(gè)接收部件相互獨(dú)立,,它們的工作速度10倍于接收數(shù)據(jù)的速率,,可直接同ARINC總線相連;④能自動實(shí)現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)的并/串轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)位,;⑤能自動實(shí)現(xiàn)接收的數(shù)據(jù)串/并轉(zhuǎn)換和奇偶校驗(yàn),;⑥能自動產(chǎn)生字與字之間的4位間隔;⑦具有和外部CPU聯(lián)系的接口,,可通過命令字設(shè)置芯片的各種工作方式,;⑧單電源+5V,DC供電,,采用CMOS工藝,,功耗低,工作溫度范圍符合軍用標(biāo)準(zhǔn),,采用40腳DIP封裝,。
3 ARINC 429通信板的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 硬件設(shè)計(jì)
由于TMS320F206具有以下特點(diǎn):數(shù)據(jù)總線和地址總線" title="地址總線">地址總線是分開且都是16位的,;片內(nèi)有32K的閃速存儲器(電可擦除)、544個(gè)字的雙訪問RAM(DARAM),。所以可把32K的閃速存儲器配置成程序存儲器" title="程序存儲器">程序存儲器,,把544個(gè)字的DARAM配置成數(shù)據(jù)存儲器,這樣就不需外接程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器,,使硬件電路簡單,。下面給出設(shè)計(jì)的電路原理框圖,如圖3所示,。
為了將數(shù)據(jù)可靠地寫入HS-3282,,采用了如下方法:先將數(shù)據(jù)鎖存,而后再產(chǎn)生控制信號,。這些控制信號由F206的低8位數(shù)據(jù)總線D0~D7經(jīng)74LS373提供,,用F206的地址總線中A13、A14和A15作為3-8譯碼器的輸入,,把它的輸出作為74LS373和74LS244的片選信號,映射到各自地址空間,。該電路中利用PC機(jī)的串口和F206的異步串行口進(jìn)行通信,。當(dāng)要求改變發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),由PC機(jī)通過串行口提供給F206,。HS-3282 具有一發(fā)兩收的功能,,本電路所實(shí)現(xiàn)的是其一發(fā)一收的功能。
3.2 軟件設(shè)計(jì)
由于HS-3282的數(shù)據(jù)線為16位,,因此一個(gè)數(shù)據(jù)字(32位)要分兩個(gè)字(16位)才能寫入,,它們同ARINC 429數(shù)據(jù)字之間的對應(yīng)關(guān)系如表2。
在對HS-3282進(jìn)行操作時(shí),,有嚴(yán)格的時(shí)序要求,,當(dāng)為低電平時(shí),HS-3282片內(nèi)的FIFO存儲器,、位計(jì)數(shù)器,、間隔定時(shí)器以及其它標(biāo)志位均被復(fù)位,但控制字不變,。當(dāng)由低變高時(shí),,向HS-3282寫入控制字。由于HS-3282的數(shù)據(jù)線為16位,,因此一個(gè)數(shù)據(jù)字(32位)要分兩個(gè)字(16位)才能寫入,。在向FIFO寫操作過程中,當(dāng)由低電平跳變到高電平時(shí),,低16位數(shù)據(jù)寫入FIFO的輸入寄存器的低16位,;當(dāng)由低電平跳變到高電平時(shí),,高16位數(shù)據(jù)寫入FIFO的輸入寄存器的高16位。同時(shí)將輸入寄存器的內(nèi)容寫入FIFO單元,,且必需先于,,按此方式進(jìn)行8次操作便可以將FIFO寫滿。若再寫第9個(gè)數(shù)據(jù),,則第一個(gè)數(shù)據(jù)字將會丟失,。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)數(shù)據(jù)字寫入后,TX/R由高變低,。FIFO寫滿后,,通過啟動發(fā)送使能信號ENTX,HS-3282便可以將8個(gè)數(shù)據(jù)字串行發(fā)送,,并自動在相鄰兩個(gè)字之間插入4位間隔,。當(dāng)FIFO為空時(shí),TX/R將由低變高,,此時(shí)應(yīng)當(dāng)禁止發(fā)送使能信號,,以便向FIFO重新寫入數(shù)據(jù)。需要注意的是當(dāng)HS-3282處于發(fā)送狀態(tài)時(shí),,不能向FIFO寫入數(shù)據(jù),。當(dāng)為低時(shí),執(zhí)行讀取HS-3282接收到的數(shù)據(jù)操作,,首先把SEL置0,,然后把置0,接收第一個(gè)字,。在此之后,,把SEL和置1,再把置0時(shí),,讀取第二個(gè)字,。程序流程圖如圖4所示。
ARINC 429通信板是現(xiàn)代航空電子設(shè)備用于通信的一個(gè)重要組成部分,,用TMS320F206開發(fā)的ARINC 429通信板不僅價(jià)格便宜,,而且完全能滿足要求。用本文介紹的方法研制的ARINC 429通信板現(xiàn)已成功地應(yīng)用于我國某型飛機(jī)的光電雷達(dá)測試系統(tǒng)中,。
參考文獻(xiàn)
1 TMS320C2XX C Source Debugger User's Guide.America.TEXAS INSTRUMENTS
2 TMS320C2XX User's Guide. America. TEXAS INST-RUMENTS
3 TMS320C1X/C2X/C2XX/C5X Assembly Language Tools. America. TEXAS INSTRUMENTS
4 彭啟琮,、李玉柏. DSP技術(shù).成都: 電子科技大學(xué)出版社
5 卞巨偉.DSP技術(shù)應(yīng)用研究.南京:碩士論文