ARINC429通信方式的研究与实现

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1、第40卷第4期2010年7月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．40No．4Jul．2010ARINC429通信方式的研究与实现周前柏。马伟勃(中国航空计算技术研究所，陕西西安710068)摘要：介绍了ARINC429总线规范，研究了基于分立元器件、HS3282／3182、DEll016和FPGA的通信模块实现方式。对实现方式进行了比较，指出了最优实现方式，在此基础上．提出了一种基于FP-GA和双口的ARING429总线通信模块设计方案，并对其中需要解决的关键问题给出了相应的解决方法。关键词：ARING*29总线；HS3282／3182；DE

2、ll016；FPGA；双口；竞争冒险中图分类号：TP336文献标识码：A文章编号：1671．654X(2010)04．0121．04引言ARINC429数据总线是美国航空无线电公司(ARINC)制定的一种民用飞机机载总线规范，采用双绞屏蔽线异步传输数据，总线用标志码字来区分设备和信号名称。该总线已被广泛应用于波音、空中客车、中小型直升飞机中；目前，这种总线也在我国民用和军用飞机上得到普遍应用，如大气数据计算机、火控计算机、惯性导航系统、电子飞行仪表中也都采用了ARINC429规范与外设通信。其中，民用飞机大多采用低速(12．5kHz／s)接收和发送，军用飞机则普遍采用高速(100kHz

3、／s)接收和发送。因此，依据ARINC429数据总线的通信协议设计高速收／发接口电路，是实现机载设备之间高速并行数据通信的关键。然而如何实现CPU之间高速的并行数据通信以及数据共享，成为系统实现的难点之一。本文依据ARINC429总线规范和ARINC429总线通信模块的原理，系统总结了目前常用的各种实现方式的一般规律及优缺点，并提出了最优的实现方式，在此基础上，采用FPGA和双口RAM芯片、并由此构建的数据通信模块，在处理能力上比传统方法有了极大的提升，从而实现系统的小型化。1ARINC429总线规范及通信模块的实现方式研究1．1ARINC429总线规范ARINC429采用双绞电缆线进

4、行数据的传输，其速率为100Kbps或12．5Kbps，通常以脉冲形式发送，传输两个字之间至少有4bitNULL电平间隔，单根数据线线上的电平为+5V，并采用双极归零方式调制。ARINC429总线协议的字格式分为5个基本区域，分别为Parity，SSM，DATA，SDI，LABLE。奇偶校验位P(第32位)，一般设置为奇校验，有时在测试时也设置为偶校验；符号／状态位SSM，用于标示硬件操作模式、条件以及有效数据；数据区(DATA)为第29位到第11位；第8位到第l位为彤目标标志位L～BEL，用于区别数据类型和相关参数；源／目的标识位SDI(第10、9位)，为目的／源接收标识。其中标志位

5、与正常顺序相反，先发送高字位再发送低字位。I．2基于分立元器件实现方式利用分立元器件，如电平转换电路、时钟分频电路、数据移位存储电路、计数器、地址比较器等实现429的发送器、接收器，可以实现设备与ARING429总线通信的。这种方法的电路结构分明，直观性好，便于更好地理解原理，对培养基本电路设计能力和动手能力很有好处，因而也在高校教学及基础研究中应用较多。但是，它的电路复杂，系统可靠性差，实现功能单一，而且要求设计人员对各模块的原理和功用的有比较深刻的理解和掌握。1．3基于HS3282／HS3182实现方式HS3282是美国HARRIS公司推出的高性能数据通信芯片。它支持ARINC42

6、9通信规范和其他串行数据传输协议，外接驱动芯片HS3182便可以产生ARINC429电平。基于HS3282／HS3182实现的ARINC429通信模块有以下优点：接收、发送均设计为双通道，因而调试收稿日期：2010—03—11作者简介：周前柏(1984一)，男，贵州贞丰人，助理工程师，研究方向为机载嵌入式计算机应用。·122·航空计算技术第40卷第4期方法则极为简便，可将两块接口板对接，一发一收，或利用一块接口板自发自收即可。命令寄存器和状态寄存器的有效配合也会使接口板的使用方便、编程简单。缺点是路数有限、非常不灵活。1．4基于DEll016实现方式基于DEll016及BD429来配套

7、使用设计ARINC429收发器，也是目前一种常用方法。DEll016由三个基本单元组成，第一部分为单通道发送器，第二部分为两个独立的接收通道，第三部分为主机接口。BD429是满足ARINC429规范的、双极数据输人线驱动器。基于DEll016芯片实现的ARINC429通信模块具有8x32hit的发送缓存，低电源能工作，支持多路复用ARlNC数据总线的优点，因而成为工程设计人员常用的实现方法。1．5基于FPGA的实现方式现场可编程门阵列FPGA是