基于PCI總線接口卡的ARINC429總線數據仿真與采集系統

周勝明

（海軍航空工程學院 青島分院，山東 青島 266041）

ARINC429總線是目前航空電子分各子系統之間最常用的通信總線之一，作為現代航空電子系統的“骨架”，一旦該總線系統或掛接的機載電子設備發生故障時，整個數據傳輸就會出現異常。為了快速診斷及排查故障點，429總線數據的仿真發送及采集顯得尤為重要[1-2]。本文提出一種基于AEC429-PCI-22/S5總線接口卡[3]的ARINC429總線數據的仿真發送與采集系統，通過與機載電子設備點對點的數據收發，能夠快速排查出故障設備，為航空機載電子設備的日常維護和故障診斷提供了一種高效的輔助手段。

1 ARINC429航空總線簡介

ARINC429是一種廣泛應用于民用和軍用飛機的串行數據總線結構[4]，是一種單向廣播式數據總線，其傳輸介質為屏蔽雙絞線，調制方式采用雙極歸零制的三態碼方式，具有很強的抗干擾能力。數據傳輸采用廣播傳輸原理，按開環進行傳輸，傳輸速率有兩種：高速傳輸率為100 kbps±1%，低速傳輸率為12～14.5 kbps±1%。ARINC429規范規定，一個數據字有 32位。數據字有 5種形式：二進制補碼（BNR）數據、十進制（BCD）數據、離散數據、維護數據、AIM（即應答、ISO5號字母表和用ISO5號字母表表示的維護數據）數據。它們被分為5段，如圖1所示。

2 系統硬件設計

為了內外場使用方便，系統采用APOLLO 150便攜式一體工控機，結合AEC429-PCI-44總線接口卡，按照航空標準HB6096—86的規范要求實現ARINC429總線數據的模擬發送與接收[5-6]。

AEC429-PCI-22/S5接口卡是北京神州飛航有限責任公司開發的一款多功能的ARINC429數據輸入和輸出總線接口卡，其硬件結構如圖2所示，板卡采用PCI總線接口，有2個接收通道2個發送通道，提供中斷和查詢2種接收數據的方式，具有定時發送和非定時發送數據2種方式，數據輸入輸出通過標準DB62連接器。提供若干個接口函數，在使用時只需將公司提供的配套開發庫文件AEC429C5.dll和AEC429C5.lib添加到應用程序目錄中，在應用程序中加入頭文件AEC429C5_lib.h即可。

將AEC429-PCI-22/S5接口卡的每個發送通道和接收通道分別作為總線數據仿真系統的的模擬輸入及輸出端口，也可直接與相應的檢測設備相連進行總線數據通訊，按照ARINC429協議采用屏蔽雙絞電纜，利用特定的適配器，實現對機載電子設備的指令數據的模擬輸入及工作狀態數據和故障信息的查詢。由于不同的機載電子設備具有不同的通訊協議及硬件接口，故配合系統軟件設計，系統還根據不同設備的特點，設計了特定的適配器，以滿足多型設備總線數據發送、采集及故障診斷的需要。如圖3所示。

圖1 ARINC429總線數據格式Fig.1 Data format of ARINC429 bus

圖2 數據接口卡硬件結構圖Fig.2 Hardware structure chart of data card

圖3 系統硬件原理圖Fig.3 Principle scheme of system

3 系統軟件設計

3.1 軟件總體設計

本系統軟件選用以C#為開發平臺進行開發，結合ACCESS數據庫根據特定機載電子設備的通訊協議定制相應的發送及回收總線數據，根據采集的故障代碼進行故障診斷，并利用數據庫中預置的故障查詢系統，檢索并顯示故障信息及排除方法。系統軟件主要由兩大功能模塊組成：系統應用軟件及系統管理軟件。系統應用軟件采用對話框形式，通過下拉列框調用數據庫中預置的機載電子設備名稱，利用列表框顯示設備信息、總線數據信息，用戶可對數據信息進行人為的二次定制。系統管理軟件主要實現對系統數據庫及檢測記錄的管理，通過該系統可隨時定制新的通訊檢測設備數據及故障信息，并可對以往操作記錄進行查詢。

3.2 總線數據的發送與接收

AEC429-PCI-22/S5驅動程序提供了豐富的接口函數，能滿足用戶對板卡的操作需求；具有良好的兼容性，能適用于多種編程環境；AEC429-PCI-22/S5驅動程序接口函數按ANSI C標準編寫，以動態鏈接庫DLL形式提供給用戶。當進行程序開發時，需要引用庫文件：AEC429C5.dll和AEC429C5.lib，函數庫頭文件：AEC429C5_lib.h。

以下是429配置字結構：

其中，ParityEn：校驗使能位 （TRUE：使能校驗；FALSE：校驗禁止）；EvenParity：校驗模式選擇 （TRUE：偶校驗；FALSE：奇校驗）；DataBits：數據位長度，取值 25 或 32；SCK：429半位采樣次數，取值范圍12～16；DV：模塊內部分頻設置寄存器，最大取值 2047，不能為0。

以下是板卡句柄結構：

板卡提供了兩種數據接收方式：查詢方式及中斷方式。為保證接收機載設備回傳的相關數據的實時性，在系統中主機采用中斷的方式進行接收，并將接收結果在上述列表中實時顯示，若設備存在故障，系統自動彈出設備的相關故障信息。

要實現AEC429-PCI-22/S5接口卡的數據發送與接收，需要首先對板卡進行初始化，圖4（a）是板卡初始化的程序框圖。

系統采用中斷方式接收機載電子設備發送的數據，將板卡預置的函數AEC429C5_RxIntEnable入口參數Enable置為TRUE，即可進行中斷方式的數據接收。圖4（b）是板卡數據中斷方式接收子程序框圖。

為保證各通道獨立控制，發送數據采用非定時方式，當發送按鈕按下即發送預設的總線數據。將板卡預置的函數AEC429C5_EnableTimerMode的入口參數Enable置為FALSE，即可進行非定時方式的數據發送。如圖4（c）所示為板卡非定時發送數據子程序框圖。

圖4 板卡初始化、數據接收及數據發送程序框圖Fig.4 Initialization，data receiving and data sending program block diagram

4 結 論

ARINC429是航空電子系統中應用最廣泛的通信標準，基于PCI板卡的仿真與發送系統，較之傳統的單片機系統，功能更強大，而且具有更好的可維護性和可擴展性。經測試，該系統實時性好，可靠性高，可滿足機載電子設備檢測及維護的需要。

[1]趙育良，張國棟.基于ARINC429總線的某型CCD航空相機總線數據接口板[J].兵工自動化，2008，27（8）:7-8.

ZHAO Yu-liang，ZHANG Guo-dong.Bus data interfaceboard of certain CCD erial camera based on ARINC429bus[J].O.I.Automation，2008，27（8）:7-8.

[2]范秀英，范鵬飛，谷峰，等.基于 ARINC429總線接口卡的航空相機綜合控制系統[J].兵工自動化，2010，1（1）:72-73.

FAN Xiu-ying，FAN Peng-fei，GU Feng，et al.An integratedcontrolsystem ofaerialcamerabased on ARINC429 businterface card[J].O.I.Automation，2010，1（1）:72-73.

[3]AEC429-PCI-22/S5用戶手冊[S].北京神州飛航科技有限責任公司，2009.

[4]ARINC Specification 429.Digital I nformation Transfer System[S].America:ARINC，1991：52-80.

[5]張怡，劉利杰，張航，等.基于DSP的ARINC429總線接口設計[J].航空計算技術，2008，38（1）：105-111.

ZHANG Yi，LIU Li-jie，ZHANG Hang，et al.Design of ARINC429 BUS interface based on DSP[J].Aeronautical Computing Technique，2008，38（1）：105-111.

[6]丁猛，郭英.ARINC429信號處理板的設計[J].微計算機信息，2008，24（13）：31-32.

DING Meng，GUO Ying.The design of ARINC 429 signalprocessing chips[J].Microcomputer Information，2008，24（13）：31-32.