基于单片机和CPLD的ARINC429接口设计

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! J4 J% ]* f$ Z! [: J" [, A4 a2 i摘要： ARINC429通信是航空惯导系统与飞行控制系统间常用通信协议;为实现多路惯导信息同时与飞行控制计算机进行信息交
8 \$ H) H: r# S" ?" D; P互，对基于单片机C8051F040、可编程逻辑器件XC95144XL和2个控制器芯片DEI1016的ARINC129总线通信接口单元进行了设计,
: }# J  h, ?# _其中，2个协议挖制器芯片DEI1016的数据收发时序控制是接n单元设计的关键，利用可编程逻辑器件成功地解决S多路收发存在的时
* }2 i" k3 z, T7 o  l* f. K$ P+ C序控制逻辑问题和单片机对两个协议控制器进行直接控制存在的端口资源不足的问题，并针对调试过程出现的总线冲突问题给出了具
体的解决方法，实现了2路发送通道和4路接收通道的ARINC429接口单元通信功能，具有较高的实用价值.
关键词: ARINC429; DEI1016;可编程逻辑器件;数据锁存;总线冲突
0引言
随着现代科技的发展，无人机的结构和功能日趋复杂，为
保证其安全可靠地飞行，在起飞前，需要对飞行控制系统的性
能进行全面检测，移动式自动检测系统正是适合这个需要而提
$ ~& D1 v! Z0 Y$ n9 U* U# s出的。其中，自动检测计算机是自动检测系统的核心，它采用
分布式系统结构，由电源单元、数据处理单元、模拟量接口单.
元、通信接口单元、开关量接口单元等组成，主要负责在地面.
$ O7 i; H. D# |& v2 K+ p$ ?对无人机飞行控制计算机的各个性能指标和参数进行检测及故
障判定。
+ P, W1 B+ z% x- j1 k通信接口单元作为自动检测计算机的重要组成部分，主要
% ^# L2 i7 ~" e8 A: I1 g+ k完成飞行控制系统与各机载传感器间的串行通信检测功能，其
8 F9 q! Q# d" L: X提供的审行通信链路包括RS- 232, RS- 422, RS- 485 和
ARINC429等。而其中的捷联惯导与飞行控制计算机之间的数
& g0 R  [3 V2 A$ s8 }- q, i. `据通信就是通过ARINC429航空总线通信协议来实现的。本
文正是为其通信而设计的硬件接口电路「门。
! U- V/ n+ |* k% Y( j* T$ \1ARINC429通信协议及其接口芯片
$ c* t" q$ ^' n5 s7 |, FARINC429是- -种航空电子总线，它将飞机的各系统间或
系统与设备间通过双绞线互连起来，按照规定的通信协谀进行
数据信息传送。ARINC429 属单向、差分通信方式，差分电压.
- C5 o2 a! A9 [( g9 f% A* t" P
1 u" x9 w9 R, L. z3 M为7. 25V~11V表示逻辑“1”, 差分电压为一11V~ 一7. 25V
0 g- K* R( C5 K* L% T表示逻辑“0”; 传送的数据帧可选择为32位，且从最低有效
, F$ Q8 F) `4 e% y, v位开始传送，传送速率可选择为100kbps。
- _( b8 s7 U+ d, I3 D$ H$ \4 ~DE1016是一种可支持ARINC429航空总线协议的串行收
发控制器件，采用单- -+5V供电; 16 位数据总线接口;包含
一路申行发送通道和两路独立的串行接收通道。但DE11016
作为微处理器的外围接口芯片，该芯片只有一个协议控制寄存
+ w, ?: x$ t. r$ A" a4 n% u3 [0 y" U器，而没有其他的控制、状态和数据寄存器可供读写，实际上
对DEI1016的数据总线读写操作是通过对DEI016的相关引
; o: B/ e' _, L  L脚进行逻辑电平切换来实现的[2]。
2ARINC429接口单元硬件设计
. |1 T! M% i" ?6 A3 ?7 bARINC429通信的硬件电路设计包括接口电路设计和逻辑
电路设计两部分。接口电路包括单片机及其外围接口电路设计
和ARINC429通信接口单元电路设计;逻辑电路设计是
" S9 ?3 |$ E* A8 r4 o7 L2 QARINC429通信电路设计的关键，需要其实现的功能包括译码.
+ K, Y" {7 \6 g# P) p% ~及1/O端口扩展、数据总线锁存及总线读写时序操作。
2.1ARINC429通信的接口电路设计
1 H* {5 L& h: m/ L: \* ~+ h2 qARINC429通信选用8位的C8051F040作为微处理器，与
ARINC429的16位总线控制器DEI1016之间进行数据传送。
ARINC429通信模块由两片总线控制器DE11016和两片总线驱
( j+ h( @$ i7 v6 D: Z1 E动器HI-8585组成，构成2路发送和4路接收共6路独立的
ARINC429通道。其中，输人通道可以直接接收标准
6 \2 V* ?# Z8 o0 h) ]- T7 AARINC429电平信号，而输出通道需经驱动器芯片HI- 8585
' `: ]2 m" E: Q4 O转换为标准ARINC429电平信号才能输出。接口电路图如图1
4 e$ g; M: @4 f1 C所示。

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通信接口单元作为自动检测计算机的重要组成部分，主要完成飞行控制系统与各机载传感器间的串行通信检测功能