基于DSP的航空電子通信系統

梁瑜

摘 要

隨著人類探索領域的不斷擴大，對于空間的拓展能力也不斷增強。當前，無論是海域還是大氣層，人類的發現都已經相對較為成熟。航空航天事業作為人類領域探索的產物，也得到了進一步發展。對于電子通信系統綜合性能的要求不斷提高。然而，傳統的電子通信系統具有較多的缺陷，從而使得其穩定可靠等性能的保證缺乏，這就使得航空航天事業的發展受阻，另外，當前航空電子通信系統難以提供對應的通信通道，自然也就無法保證通信信號的質量。因此，在近年來的發展中，人們一直在對其電子通信系統加以研究。DSP技術的存在，能夠為信號的穩定運行提供一個更加可靠的保證，同時，還具有特殊的通道。因此，成為當前航天電子通信系統建設的重要依據。本文在DSP的基礎上，對航空電子通信系統的設計加以分析，主要從總體設計、硬件設計和軟件設計三個方面著手，并對其調試方法加以復分析，希望能夠為我國航空電子通信系統的發展提供一定的參考，進而推動我國航天事業的進一步發展。

【關鍵詞】DSP 航空 電子通信系統 設計研究

通信系統讓作為航空事業發展的必要基礎設施，其質量的高低對于航空工作質量以及航空領域的長期發展都具有較強的影響力。而隨著航空事業的發展，也間接使得其對科學技術水平要求更高。因此，電子通信系統必要做出對應的調整，才能有效地推動航空事業的整體發展。DSP即數字信號技術，是隨著科學發展所產生的一種新型技術，其對于信號的接受以及處理，有著較好的效果。當前，已經逐步出現在人們的生產與生活之中。基于DSP所創建的航空電子通信系統，能夠有效地保障其信號的可靠性與穩定性，同時，還會為信號提供一個新的通道，使得其整體性能得到保障。然而，由于我國航空事業發展有限，新型技術的使用還不能達到對應的熟練度。目前，DSP應用下，創建航空電子通信系統還不能對其的整體設計以及后續效果加以保障。故而，需要針對該條件下的電子通信系統加以研究，并且就其各個設計方面進行調整，希望能夠使得其達到對應的使用效果，推動航空事業的持續發展。

1 DSP的內涵

DSP，英文全稱為Digital Singnal Processing ，即數字信號處理，是面向電子信息學科的專業基礎課程。簡單來說，數字信號處理也就是使用數值計算的方式來對信號進行加工的理論與技術。在日常使用中，是將其作為一項實際存在的基礎，將事物的運動變化，都轉化為對應的數字，使用計算的方式，從中提取對應的消息，并對這些信息加以運用，實現人類生產發展中的某個運用活動。目前，已經有對應的處理芯片，也就是數字信號處理器，一般來說，這是集成計算機所特有的一種芯片，相對較小。其實際運用，也就是該芯片的工作過程。相對傳統的信號傳輸來說，該種技術的信號獲取與分析能力更強，穩定性較高，能夠在較短的時間內，對信息進行準確的處理。因此，目前很多領域都將其運用于自身的通信系統之中。航空電子通信系統對于信號的穩定性與可靠性要求更高，尤其是在當前社會發展的背景下，人們對于航空領域的認知不斷深化，對其應用也相對擴展。保證航空領域發展的穩定性與應用的安全性，成為當前航空領域的主要目標。自然，對其電子通信系統的要求也達到了一個相對的高度。航空電子通信系統要求提高，DSP技術的信號處理優勢不斷突出，這就使得航空電子通信對其運用的重視提高，對應的通信系統建設，成為當前的主要方向。

2 航空電子通信系統的總體設計

基于DSP的航空電子通信系統，一般來說，其主要結構為：軟件、硬件、調試。

2.1 軟件也就是整個系統的核心部分

其對系統中的所有程序都會產生一個控制作用，通常來說，軟件發出命令后，硬件就會按照其之前的設定，去執行這個命令，從而使得整個系統運行正常化。在實際的運行中，硬件本身沒有生命，而軟件則是賦予其生命的重要內容。可以說，軟件是硬件適應外部環境的重要保障。

2.2 硬件是整個系統的物理基礎

在可科學技術不斷先進化的今天，人們越來越追求軟件所能夠賦予硬件的內容。然而，在軟件不斷的發展下，硬件必須要具有一定的發展，才能使得兩者契合。從某種程度上來說，軟件是硬件的的核心，而硬件則是軟件的必要基礎。如果沒有硬件或者硬件的性能缺乏，那么將無法滿足系統運行的必然要求。而如果是航空電子通信系統中的硬件仍舊沒有進行更新，其軟件的發展也不過是空談。可以說，軟件必須要配合對應的硬件，才能實現其操作效果，達到對應的性能高度。

2.3 系統調試部分是保證軟件與硬件可靠運行的重要保障

對于DSP技術的使用來說，其主要針對系統架構設計中應該具備的簡單、靈活等特征，從而在軟件、硬件都沒有瑕疵的基礎上，來使得其信號的處理更加有效化。然而，DSP技術本身就是近年出現的一種新型技術，將其運用在航空電子信息系統上，也當是屬于一個整體的進步，還沒有對應的經驗。因此，對于DSP背景下，所設計出來的航空電子通信系統，其性能的好壞，運行的實際，都沒有人可以加以保障。系統調試的存在，就是為了針對其中的不足，來進行必然的調整，從而使得其更加符合運行的原理，保證航空電子系統運行的穩定性與可靠性。

3 基于DSP的航空電子通信系統的硬件設計

硬件作為電子通信系統運作的基礎，其設計的合理性直接影響軟件的性能實現。尤其是在科學技術不斷發展的今天，各種硬件的精致性與準確性不斷深化，從而使得其實用性更強。而在DSP的引導下，航空電子通信系統硬件的要求也就更高。筆者認為，其硬件的設計需要注意如下幾個部分：

3.1 控制模塊設計

控制模塊是整個DSP航空電子通信系統的核心，一般來說，是由DSP芯片與周圍功能單元所組成。DSP芯片一般是選用的低功耗、功能性能較好的TMS320系列的TMS320LF2407A，并且配合周圍的功能單元，從而實現控制機載總線數據通信、存儲以及處理的子系統。 其基本結構如圖1。

從圖1可以看出，其整個是以中心向四周擴散的模式存在。也就是說，其控制模版聯合了周圍的功能單元。而且，直接對周圍功能單元進行負責。一旦其發出任何指令，周圍的功能單元都會在第一時間來對其進行實現。并且，在實現之后，會存在一個反饋，讓中心能夠對其進行準確的狀況了解，實現其控制功能。

3.2 上位機與下位機的通信模塊設計

在該處，可以使用RAM技術，從而使得雙CPU之間的通信得到保障。一般來說，普通的系統中只會存在一個CPU，從而對系統進行總控制。然而，航空電子通信系統的復雜性較強，其面臨的問題較多。在實踐中，其可能會存在天空、地面兩者的溝通。因此，其必須要保證CPU的運行。而為了使得其運行更加符合自身的狀況，雙CPU成為其主要的控制模式。采用對應的技術，從而使得兩個CPU的信息可以共享，實現數據的交換，從而使得其訪問的便捷性更強，在信息的提取上，也可以更加準確。

3.3 ARINC429總線通信模塊設計

通信模塊的存在，是為了保證各個部分的信息能夠得到準確的傳輸。一般來說，ARINC429總線通信模塊主要由兩個部分組成，即接收器與發送器。接收器負責信息的采集與過濾，而發送器則負責將其信息加以傳遞，從而使得其信息的運用更加便捷化。在電子通信的過程中，其應該表述為：將接收數據串并轉化，從而完成其數據發送的并串轉換，在某些狀況下，也可以及時的對其通信加以阻隔，從而使得通信質量得以保證。可以說，總線通信模塊實際上是對通信質量的保障，也是對通信傳輸度的控制模塊。

3.4 LON WORKS數據通信模塊設計

在LON WORKS通信模塊的設計中，一般選擇FT3150智能收發器為主要控制器，從而完成各個采集模塊數據采集的同步，并且，還添加了傳送采集數據等多種功能。為了保證該模塊功能，實現應用的廣泛性，當前還對該模塊與PC機的串行接口加以延伸，這樣就可以使得LON WORKS模塊中所采集到的數據，可直接發送到上位機。在傳統的電子通信系統中，其獲取到的信息一般都是需要經過處理，然后經特殊的通道傳送。在這個傳輸的過程中，可能會使得信息丟失或者不不準確。這就給傳輸帶來了較大的困難。而其直接傳輸的渠道存在，就可以有效地保證傳輸質量。其基本結構圖如圖2。

4 基于DSP的航空電子通信系統軟件設計

4.1 設計要求

在硬件設計完成之后，為了使得硬件能夠發揮其作用，必須要對其軟件加以設計。在這個設計的過程中，必須要保證系統軟件具有一定的實時性、可靠性與可維護性等基本特點。

4.1.1 基于DSP的航空電子通信系統需要具有良好的時效性

也就是說，系統的處理器需要在較短的時間內，完成一系列的軟件處理工作。例如，在其接收到對應信號后，快速對信號進行分析與處理，并且做出邏輯判斷，然后輸出對應的控制信號，完成正確的動作。在這個過程中，如果存在延誤，則可能會使得整個系統的進度受到影響，影響系統的性能實現。

4.1.2 基于DSP的航空電子通信系統需要具備一定的可靠性

這主要是針對系統發生故障而言，一般來說，系統故障會產生一定的問題，在這種狀況下，必須要采取一定的措施，來對其進行緊急處理。

4.1.3 基于DSP的航空電子通信系統必須要具備可維護性

一般來說，可維護性也就是說，在其設備軟件和硬件存在某種問題時，能夠通過簡單調控等，達到對應的效果，或者存在故障，能夠以維護的方式使之恢復到之前的狀況。本身航空電子通信設備都是相對精密的設備，其結構與功能決定了是否能夠達到對應的效果。在該種狀況下，很難一次性的就能使得整個系統協調化。因此，必須要采取一定的措施，使得整個系統運作效果更好。某些設備的可維護能力較低，其在維護的同時，就會使得設備的性能受到影響，進而降低了使用質量。因此，必須要求設備的可維護性。

4.2 軟件的模塊劃分

在軟件設計中，需要將其模塊化，從而保證每個模塊的設計合理性與適用性，才能間接的保證系統整體軟件的有效性。通常來說，軟件設計主要包涵：上位機軟件設計與下位機軟件設計。上位機軟件設計主要是為了實現各種相關數據的有效管理，并且實現系統的智能糾錯。而下位機軟件設計則是執行軟件，保證系統指令實施的確切性。而上位機的模塊又包涵了四個：系統的初始化模塊、通訊模塊、控制模塊和數據處理模塊。

5 基于DSP的航空電子通信系統的調試方案設計

無論是經過多少人或者有多么精密的設備作為基礎，其設計出來的系統都會存在一定的瑕疵。而調試的存在，則為系統的運行提供了一定的保障。由于DSP系統本身相對復雜，而適用于電子通信系統后，兩者的復雜性有所切合，就會使得整個系統的復雜程度更甚。在系統調試時，需要以系統的基本要求為主，確保調試的全面性。一般 來說，系統調試主要包括8個方面：電路板裸板檢測、焊接裝配器件、通電前檢測、電源輸出檢查、時鐘電路測試、DSP 工作狀態檢查、RAM 讀寫測試以及上位機與下位機聯機測試。每一個方面調試工作都需要落實，才能夠保證系統整個性能的良好。同時，在調試之前，需要對軟件硬件等進行多次確認，需要保證其不會影響調試的效果。

調試并不是單純的包涵調控的內容，對于系統的維護也是有所包涵的。一般來說，系統調試是指系統正式投入使用之前，所需要進行的試行，并在整個試行過程中，去發現系統的不足，并且，對其進行一定的調整。而維護則是在系統運行中，對其進行定期或者不定期的檢測與休整。在筆者看來維護也應該是調試的一個部分。也就是使用后調試。在使用過程中，人們對于系統的了解程度不斷加強。而對于系統也會存在一定的新構思。因此，在維護的同時對其進行一定的調試，也十分必要。通常來說，維護也指定期維護與臨時維護。定期維護是在規定的時間中，對系統進行檢測與調整。而臨時維護則是需要在發生故障的背景下進行。另外，調試并不是單純的指整個系統。也可以是系統中的某個部分。因此，調試方案的設計需要具有針對性。

6 結束語

DSP是社會不斷發展下，所出現的一種新型信號處理技術。社會各界對于其的使用都具有一定的嘗試性，航空領域也是一樣。傳統的航空領域信號傳輸質量難以得到保障，其傳輸處理效率缺乏，從而使得該領域的發展受到了嚴重的制約。面對該種狀況，必須要對其通信系統進行必要的創新，使之符合社會發展的需求。然而，由于技術本身相對運用難度較大，使用經驗缺乏。實踐中，航空電子通信系統運用DSP技術加以創建，必然會存在一定的問題。這就需要人們加強對其的研究，從軟件、硬件兩個方面的設計著手，保證其設計出來的適應度與精密度較強。另外，為了保障其正式投入使用后的效果。還需要在使用之前，進行對應的系統調試。在反復調試中發現問題，解決問題。除此之外，維護也具有一定的必要性。本文從多個方面論述了基于DSP的航空電子通信系統設計時，需要注意的問題，從而對系統兼容性與通用性的保證，提供了一定的可能性。并且，還賦予了一定的擴展能力，希望能夠為我國航空事業的發展提供參考。

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作者單位

95269部隊83分隊 廣東省廣州市 510000