電子顯示控制器設計的優化方法

馬良

【摘 要】本文主要介紹了電子顯示控制器（顯控器）在航空電子系統（航電系統）中負責的任務管理和調度，給出了其設計的構思方案及工藝方法并提出了自已的一些見解，以期得到廣大電子愛好者的認同。

【關鍵詞】LCD 液晶屏 CUP 中央處理單元 MBI系統自檢 通用接口總線

電子顯控器是先進技術實現的高度化和綜合化的機載設備，是航電系統的重要組成部分。其顯示系統用來將機載設備信息與系統的信息數據以可視化的方式顯示給飛行員或機組人員，使飛行員能夠安全的駕駛飛機、完成空中任務，是飛機必不可少的組成部分。

1人機交互與數據融合介紹

人機交互主要指飛行員與顯示器的交互，其技術的發展包括以下幾個內容：平視顯示器、頭盔顯示器、多功能彩色顯示器、數字式彩色動態地圖顯示器、基于智能系統技術的顯示管理。在人機交互中，顯示系統與飛行員用以控制航電系統和輸入數據的手段是極為重要的。

人機交互涉及的內容十分豐富，些許文字不可能覆蓋各個方面，但是毫無疑問，迄今為止，人機交互的最大進展就是電子類顯控器的出現和發展。

顯控器大大改進了飛機上的人機交互功能，使飛行員能夠在專注飛行的同時，通過座艙顯示系統了解到飛機的諸多信息，如民用和軍用飛機上有主飛行信息、導航信息、發動機信息等，軍用飛機上則關系作戰的火控雷達、電子支援威脅告警、有源干擾、武器瞄準等信息。

而顯控器的核心技術就是將許多來源不同的數據結合在一起（即數據融合）來進行綜合顯示。例如，飛機飛行時，基于地形數據庫、飛行信息、姿態信息，得到飛機前方合成的三維圖像，合成的圖像能夠以1：1的比例覆蓋在前視紅外線傳感器產生的外部圖像上，并顯示在顯示器。這里就融合了氣象雷達系統、GPS系統、慣導系統、大氣系統的數據。此種技術可使飛行員在低能見度條件下可視化飛行。

目前，隨著技術的不斷發展，很多國家極力擴展數據融合技術，讓其綜合顯示地面圖像、飛機的空間位置和飛行軌跡。這樣的技術可以使飛行員不需要學習太多的空間曲線知識，就能簡單的操作。

2技術方案

顯控器主要由MBI模塊、PS模塊、CPU模塊、母板以及液晶屏（LCD）、導光板組成。如圖1，其通過執行用戶程序完成與航電總線通信、數據處理、參數解算及顯示控制，并負責系統任務管理與調度。

圖1 顯控器系統組成結構框圖

顯控器按系統通信協議消息，實現系統總線通信；通過總線信息和按鍵信號，接收系統數據、操控員的指令信息、鍵控信息并進行有效管理和控制；按照系統要求對各個模塊進行初始化和控制、數據融合、參數解算、系統控制，再組織相應的顯示畫面、顯示信息進行顯示。

顯控器的畫面組成、顯示由CPU模塊完成，CPU模塊由PC處理板和顯卡組成，PC處理板通過內部總線對顯卡進行信息交聯并控制顯卡輸出顯示信號，驅動液晶屏顯示圖形、字符等。

根據系統的組成可以看出CPU模塊是顯控系統的核心單元，其要完成系統的資源管理，即系統控制和管理；負責系統的任務、參數計算、顯示信息提取、畫面組織與顯示控制。所以，顯控器的性能和功能的好壞多由CPU模塊控制。

從模塊組成可知道其由電源轉換單元、CPU芯片、存儲器電路單元、控制邏輯單元、總線單元、顯示芯片構成。

CPU芯片為顯控器的控制中心，如若芯片失效，則CPU模塊就不能訪問各個功能單元或是訪問錯誤，造成顯示畫面靜止。存儲器則主要是對數據采集匯總的存取，其故障也容易引起畫面的靜止?？刂七壿媶卧獎t是控制CPU模塊對各個運作單元的訪問執行順序，如若控制失效，就會將系統帶入死循環，造成死機。

數據總線單元在航電系統中有很多種從廣義上分為電子數據總線系統和光纖數據總線系統，電子數據總線系統中數據轉換成電脈沖信號經電線傳輸，光纖數據總線系統中數據轉換為光脈沖信號通過光纖傳輸。從實用上又可分為串行數據總線即實現子元件和子系統間的連接；并行總線即用于元件或安裝架中實現不同模塊的連接。電子顯控器多用串行數據總線傳輸數據在1～2Mb/s的電子數據總線傳輸。系統通過傳輸協議以指令響應方式工作，在總線控制器的控制下實現數據傳輸。

顯卡芯片主要負責顯控器圖形繪制及驅動工作，其所繪圖像在液晶屏上顯示，液晶屏根據硬件的配置分為有顯示緩沖存儲液晶屏和無顯示緩沖存儲液晶屏，在有顯示緩沖存儲的由于存在顯示緩沖存儲器，當故障產生時，存在畫面靜止故障模式。無顯示緩沖存儲的液晶屏直接由顯卡驅動無畫面靜止故障模式。

3結語

綜合電子顯控器是航電系統極為重要的組成部分，是人機交互的直接溝通設備，是飛機飛行安全必不可少的系統?，F代的顯控設備無論是軍用飛機還是民用飛機都起到了至關重要的作用，顯示帶有錯誤的信息及引起誤解信息的概率都比以往單一的顯示器降低了很多，其完全發展成一種理想的高安全性配置。

參考文獻：

[1]馬銀才，張興媛.航空機載電子設備.北京：清華大學出版社，2012.7.

[2]柯林森（英）（Collinson，R.P.G）著.史彥斌，高憲軍，王遠達譯.北京：國防工業出版社，2013.10.endprint