MA600飛行模擬機Collins電子飛行儀表與以太網通訊的實現

胡軍

摘要：本文簡述了新舟600飛行模擬機數據通訊結構，以及Arinc429數據航空總線與以太網總線進行通訊的接口電路設計。

關鍵詞：新舟600飛行模擬機；Arinc429數據航空總線；以太網總線；EDIA卡

中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）10-0075-02

1 引言

MA600飛行模擬機是基于西飛MA600型支線飛機開發的一型飛行模擬機。它所使用的Collins電子飛行儀表系統是基于ARINC429航空數據總線進行通訊的，與基于以太網的模擬機主計算機間的數據通訊無法實現交聯，為此，開發了EDIA（Ethernet Driven Interface Adaptor）接口卡，很好地實現了這兩種數據總線間的雙向數據通訊。

2 MA600模擬機數據通訊結構

MA600飛行模擬機的數據通訊分為兩種，如圖1所示。一種是由主控計算機和實現各種具體功能的節點計算機（如運動計算機、視景計算機、等）基于TCP/IP協議組成局域網，由主控計算機解算飛行數學模型，將解算出來的飛機在各種飛行狀態下的飛行參數下發到各節點計算機，并給各節點計算機發送控制指令。各節點計算機再根據這些參數、指令完成各種具體功能的解算，然后控制執行機構執行。另一種是電子飛行儀表（PFD、MFD、EICAS）通過EDIA卡將Arinc429數據總線與以太網接口從而直接與主控計算機通訊，接受主控計算機的解算參數，并結合自身具有的符號發生功能，將飛行數據以文字、圖形、數字的形式顯示出來。

3 EDIA卡的結構和功能

EDIA接口卡硬件電路主要由Arinc429航空總線接口電路和以太網接口電路組成。由于模擬機在模擬飛行時電子飛行儀表要接收大量的數據，所以要求EDIA接口有較高的數據傳輸率，同時誤碼率低，傳輸延遲時間短，所以在EDIA卡的設計中對Arinc429接口電路和以太網接口電路用兩個單片機分別進行處理和控制，兩個單片機之間通過雙端口RAM進行數據交換。EDIA接口卡的構成如圖2所示。

3.1 以太網接口電路

以太網接口的硬件電路原理如圖3所示。它主要由單片機MC68332、以太網控制器RTL8019、雙端口RAM CY7C133以及一些輔助電路組成。MC68332是以太網接口電路的控制核心，完成RTL8019初始化和數據的傳輸等功能。

RTL8019是高度集成以太網控制器，具有全雙工通信的特點，速度可達10M。集成了MAC和物理層的功能，可以很方便的與嵌入式處理器接口連接。RTL8019內部由以下幾個部分構成：本地DMA接口、遠程DMA接口、MAC（介質訪問控制）邏輯等部分構成。本地DMA實現芯片與網線的鏈接，實現處理器與網絡的數據交換。遠程DMA接口指處理器對芯片內部RAM進行讀寫操作的總線。

RTL8019一旦接收到以太網數據，需要經過MAC（網卡地址）的比較以及CRC校驗再由FIFO存在接收緩沖區。當一幀數據傳送完畢后，網絡芯片由狀態寄存器中的標志位或中斷信號來通知控制器。RTL8019網絡控制器在EDIA接口卡網卡電路中就以此邏輯，按照單片機的控制，實現以太網數據的收發。

網卡電路由RTI8019與隔離變壓器20F001N、串行EPROM芯片93C46構成，通過RJ45插口接入以太網。雙端口RAM CY7C133在電路中的是起在以太網接口和Arinc429接口之間交換數據的作用。

3.2 Arinc429接口電路

Arinc429接口電路如圖4所示。它主要由單片機TMS320LF2407和Arinc429接口芯片HS-3282組成。單片機TMS320LF2407由TI公司生產，他是Arinc429接口系統的核心。主要用來控制各個部分協調工作，完成對收發數據的處理和產生雙端口RAM所需要的的控制信號。

HS-3282是Arinc429接口專用芯片，它符合429編碼格式、時分串行數據格式等Arinc429規范，芯片內部集成了一個發送器和兩個獨立的接收器，一個8x32bit FIFO以及校驗產生器、發送定時器和一個TTL輸出電路。HS-3182在電路中的作用是將HS-3282輸出電平轉換為ARINC429規范所規定的電平。

4 結語

現在的以太網技術已非常成熟，應用也非常廣泛，它具有連接方便，數據傳輸率高，可連接計算機節點多，與廣泛應用的個人計算機和操作系統兼容性好等特點。因此，基于以太網的ARINC429接口卡在應用上有很高的靈活性。在新舟600飛行模擬機實際運行中，EDIA卡也表現出了良好的性能和工作穩定性，很好的滿足了模擬飛行中數據傳輸的需要。