基于DSP的ARINC429通信板的研制

2006-05-07 15:50:10来源: 电子技术应用

数字信号处理器(DSP在很多领域都已获得广泛的应用,ARINC 429数字信息传输规范是航空电子设备通信标准。介绍了用DSP芯片TMS320F206和高性能的数据通信芯片HS-3282开发ARINC 429通信板的一种方法。

数字信号处理器(DSP)  ARINC429数字传输规范

    在现代民用飞机上,系统与系统之间,系统与部件之间需要传输大量信息,随着数字技术的发展和微型电子计算机的出现,越来越多的航空电子设备已采用数字化技术。ARINC规范是为了在航空电子设备之间传输数字数据信息而制定的一个航空运输的工业标准。早期用单片机开发的ARINC 429通讯板,不仅不能保证相邻8个字之间的4位间隔,而且硬件电路比较复杂。现在虽有集成ARINC 429通信板商品化产品,但价格高达近5万元。利用价格较低的DSP芯片TMS320CF206和HS-3282制成的ARINC 429通讯板很好地解决了这个问题。

1 ARINC 429 数字数据信息传输规范

    数据信息传输规范阐述了通过一对双绞屏蔽线(数字数据总线)从一个端口向系统和设备以串行方式传输数字数据信息的方法。ARINC 429系统规定,一个数据字有32位,它们被分为5段,即:

    ①标志码(label),第1~8位,用于标识传输的参数;

    ②源/目的识别码(SDI),第9~10位。当需要将一些专用字传输到一个多系统的特定系统时,就可以用SDI来识别字的目的地。SDI也可以根据字内容来判明一个多系统的源系统;

    ③数据区(data,第11~29位。将数据进行编码,以便于传输;

    ④符号状态位(SSM),第29~31位,用于标识数据字的特性,如方向、符号等。SSM也可表明数据发生器硬件的状态,是无效数据还是试验数据;

    ⑤奇偶校验位(parity),第32位。ARINC 429数字信息系统奇偶校验位逻辑提供的是奇校验。

    32位的数据字以脉冲形式发送,采用了双极回零调制,发送出去的脉冲有三个电平,即高电平(+10V)、中电平(0V)、低电平(-10V)。高电平为逻辑1,低电平为逻辑0,中电平为发送自身时钟脉冲,如图1所示。字与字之间以一定间隔(4位)分开,此间隔作为字同步。

2 HS-3282介绍

    HS-3282是美国HARRIS公司推出的高性能数据通信芯片,它支持ARINC 429通讯规范和其他串行数据传输协议,外接驱动芯片HS-3182便可以产生ARINC 429电平,其引脚排列如图2所示,主要引脚功能如表1所示。

表1 HS-3282 引脚功能

引  脚 符  号 功  能
1 VCC 提供55%V电压
2 429 DI1(A) ARINC 429 数据输入到接收器1
3 429 DI1(B) ARINC 429 数据输入到接收器1
4 429 DI1(A) ARINC 429 数据输入到接收器2
5 429 DI1(B) ARINC 429 数据输入到接收器2
6 D/R1 接收器1数据可读取标志信号
7 D/R2 接收器2数据可读取标志信号
8 SEL 总线数据选择
9 EN1 使接收器1的数据能到达数据总线
10 EN2 使接收器2的数据能到达数据总线
28 PL1 并行装载输入信号,第一个16bit字被 装载到发送存储器
29 PL2 并行装载输入信号,第一个16bit字被装载到发送存储器,并把初始数据转移到存储器堆栈。
30 TX/R 发送标志输出,表明存储器空
33 ENTX 发送使能输入信号,所FIFO存储器里的数据发送出去
34 CWSTR 控制字输入选通信号锁存数据总线上的控制字到控制字寄存器
39 MR 主复位信号,低电平有效

    该芯片具有以下特点:①数据字的长度为25位或32位,其中32位字符合ARINC 429规范,数据传输速率为0~100kbps;②具有2个独立的接收部件和1个发送部件,可同时进行接收和发送,且接收部件和发送部件相互独立;③两个接收部件相互独立,它们的工作速度10倍于接收数据的速率,可直接同ARINC总线相连;④能自动实现发送数据的并/串转换和产生奇偶校验位;⑤能自动实现接收的数据串/并转换和奇偶校验;⑥能自动产生字与字之间的4位间隔;⑦具有和外部CPU联系的接口,可通过命令字设置芯片的各种工作方式;⑧单电源+5V,DC供电,采用CMOS工艺,功耗低,工作温度范围符合军用标准,采用40脚DIP封装

3 ARINC 429通信板的系统设计

3.1 硬件设计

    由于TMS320F206具有以下特点:数据总线和地址总线是分开且都是16位的;片内有32K的闪速存储器(电可擦除)、544个字的双访问RAM(DARAM)。所以可把32K的闪速存储器配置成程序存储器,把544个字的DARAM配置成数据存储器,这样就不需外接程序存储器和数据存储器,使硬件电路简单。下面给出设计的电路原理框图,如图3所示。

    为了将数据可靠地写入HS-3282,采用了如下方法:先将数据锁存,而后再产生控制信号。这些控制信号由F206的低8位数据总线D0~D7经74LS373提供,用F206的地址总线中A13、A14和A15作为3-8译码器的输入,把它的输出作为74LS373和74LS244的片选信号,映射到各自地址空间。该电路中利用PC机的串口和F206的异步串行口进行通信。当要求改变发送数据时,由PC机通过串行口提供给F206。HS-3282 具有一发两收的功能,本电路所实现的是其一发一收的功能。

3.2 软件设计

由于HS-3282的数据线为16位,因此一个数据字(32位要分两个字(16位)才能写入,它们同ARINC 429数据字之间的对应关系如表2。

表2 WORD 1格式

数据位 功能 ARINC 位
15,14 Data 13,12
13 LSB 11
12,11 SDI/Data 10,9
10,9 SSM/Status 31,30
8 Parity Status 32
7-00 Label 1~8

WORO 2 格式

数据位 功能 ARINC 位
15 Sign 29
14 LSB 28
13~00 Data 27~14

    在对HS-3282进行操作时,有严格的时序要求,当为MR低电平时,HS-3282片内的FIFO存储器、位计数器、间隔定时器以及其它标志位均被复位,但控制字不变。当CWSTR由低变高时,向HS-3282写入控制字。由于HS-3282的数据线为16位,因此一个数据字(32位要分两个字(16位)才能写入。在向FIFO写操作过程中,当PL1由低电平跳变到高电平时,低16位数据写入FIFO的输入寄存器的低16位;当PL2由低电平跳变到高电平时,高16位数据写入FIFO的输入寄存器的高16位。同时将输入寄存器的内容写入FIFO单元,且PL1必需先于PL2,按此方式进行8次操作便可以将FIFO写满。若再写第9个数据,则第一个数据字将会丢失。当第一个数据字写入后,TX/R由高变低。FIFO写满后,通过启动发送使能信号ENTX,HS-3282便可以将8个数据字串行发送,并自动在相邻两个字之间插入4位间隔。当FIFO为空时,TX/R将由低变高,此时应当禁止发送使能信号,以便向FIFO重新写入数据。需要注意的是当HS-3282处于发送状态时,不能向FIFO写入数据。当DR1为低时,执行读取HS-3282接收到的数据操作,首先把SEL置0,然后把EN置0,接收第一个字。在此之后,把SEL和EN置1,再把EN置0时,读取第二个字。程序流程图如图4所示。

    ARINC 429通信板是现代航空电子设备用于通信的一个重要组成部分,用TMS320F206开发的ARINC 429通信板不仅价格便宜,而且完全能满足要求。用本文介绍的方法研制的ARINC 429通信板现已成功地应用于我国某型飞机的光电雷达测试系统中。

关键字:dsp  arinc429  通信  研制

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/qtjs/200605/2976.html
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