基于ARINC429總線的機載語音設備測試系統

李富江

摘要：ARINC429航空總線迄今為止是航空航天器上應用最為廣泛的數據傳輸協議，為航空航天器電子綜合化、智能化提供數據網絡的技術支持。機載語音識別技術對于飛機駕駛員在高速行駛中發出各種必要的控制命令，提高整個作戰系統反應速度，有重要的意義。本文將二者結合，提出基于ARINC429總線的語音設備測試系統，為機載設備的發展提供技術支撐。

關鍵詞：

中圖分類號： 243.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（a）-0000-00

飛行員執行飛行任務時，不僅要謹慎駕駛飛機，還要時刻關注飛機的儀表盤，了解飛行參數，以致飛行員的精神高度緊張，工作負荷大。將語音檢測與處理技術引入機載航電系統中，形成一套機載語音系統，將飛行參數信息報告給飛行員，輔助飛行員完成操作控制，這樣可以極大地降低飛行員的工作負荷。[1]目前，這種機載語音設備已經成功運用于部分飛機，未來，這一技術將用于每一架飛機。因此，相應的配套測試系統需求將更為普遍。基于上述需求，本文研制了一套基于ARINC429總線的機載語音測試系統。

1總體設計

測試系統主要由帶顯示器工控機及其他專業定制板卡實現，各模塊功能如下[2]：

1） 工控機：含機箱、CPU、液晶顯示器及鍵盤等。用于安裝測試軟件，完成設備的用戶交互。

2） 通信板：完成測試系統與被測設備信號的交互，包括：RS422信號、離散量信號及ARINC429信號。

3） 音頻板：完成聲音采集，并傳送給被測設備。

4） 電源板：完成被測設備供電。

2 分系統設計

2.1工控機

工控機機箱包括：內部電源、底板等。內部電源為整個系統供電。通過底板實現控制器的計算機系統與各個定制板卡的通信，底板主要用于安裝各個定制板卡。

用戶操作的鼠標鍵盤配置為：液晶顯示器為LCD觸摸屏顯示器與可拆卸英文鍵盤及觸摸板。

2.2通信板

通信板主要包含CPU處理單元、邏輯控制單元、429通信模塊、RS422總線、PCI通信模塊以及離散量輸出單元。

ARINC429通信模塊由ARINC429協議收發芯片與收發接口電路組成。ARINC429協議的收發芯片HS3282/3182構成ARINC429數據收發、串并轉換、并串轉換的主體。ARINC429收發接口利用80C196KC實現對收發的控制[3]。

RS422總線采用外擴并轉串協議芯片，可擴展多達四路的串口，串口驅動芯片選用和被測設備相同的MAX488器件作收發器，真實模擬被測設備電氣環境。

離散量輸出單元工作原理為：由處理器輸出的告警信息，經離散信號接口器件鎖存后，由達林頓驅動陣列提供告警燈的驅動信號。驅動陣列的公共端引至反饋檢測電路，將檢測信息送回至離散接口器件，再由處理器讀取。

PCI通信主要由PCI9052實現。PCI9052符合PCI總線標準2.1版。它支持3種本地總線工作模式。PCI9052內部有64byte的PCI配置空間，對PCI9052的配置可以用Serial EEPROM完成，可以使用PLXMon軟件對SEEPROM進行在線編程[4]。

2.3音頻板

音頻板主要實現了以下功能：

1） 通過外接話筒經過MIC接口輸入到測試系統，在內部將話筒音頻放大并轉換為差分音頻信號，然后輸出到被測設備；

2） 差分音頻信號輸入接口接收被測設備的輸出語音信號，在內部將差分音頻信號轉換為標準耳機接口信號，從標準耳機接口輸出到外接耳機或音響設備播放；

3） PC機從耳機接口輸出測試音頻數據流，從LINE接口輸入到測試系統，在內部轉換為差分音頻信號，然后輸出到被測設備，每個LINE接口與對應的1個MIC接口輸入的音頻信號轉換為差分音頻信號后，從1個音頻輸出接口輸出，內部具有通路切換開關。

2.4電源板

電源模塊的主要電路是由整流濾波電路、功率變換電路、輸出整流濾波電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路組成。

整流濾波電路：交流電壓經BRG1整流后，經C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大在輸出端短路的情況下，PWM控制電路能夠把輸出電流限制在一個安全范圍內，采用小功率短路保護電路。

產品功能供電電源模塊輸入電壓為15V～35V，輸出功率不小于40W，滿足被測設備的供電要求。DC/DC電源轉器具有高可靠性，具有良好的電磁兼容特性和高抗干擾性，體積小且能實現高效運轉，并且在-10℃～+70℃范圍內能夠正常工作。

3結論

本文實現了ARINC429總線的機載語音設備的測試功能。方案中分別用電源板、通信板、音頻板實現了被測系統供電、數據通信及語音采集的功能，并通過工控機實現對這些定制功能板的內部通信，提供了用戶交互軟件的駐留平臺。測試系統功能及性能滿足被測設備需求。

參考文獻

[1]夏樂樂機載語音信號檢測與處理技術[D] 江蘇南京：南京航空航天大學 2014年：1～20

[2]王燕基于ARINC429航空數據總線的便攜式機載電子設備故障檢測儀的研究[D] 陜西西安：西安科技大學2004年：1～15

[3]李榕，劉衛國，劉曉劍航空用ARINC429總線收發系統設計與實現[J]計算機測量與控制 2005.13（9）90～92

[4]熊飛，魏宗壽基于PCI總線的智能雙通道RS422通信卡設計[J]鐵路計算機應用2010.7第19卷第17期 54～56