一种具有多发多收功能的arinc429总线接口板卡的制作方法
【专利摘要】一种具有多发多收功能的ARINC429总线接口板卡，与处理机总线的接口模块；429总线接收模块；429总线发送模块；自检测模块。信息只能从模块的发送端输出，经传输总线传至与发送端相连的机载设备的接收端，或者从机载设备的发送端，经传输总线传至模块的接收端，即信息单向传输。在接收或发送过程中自动完成串并、并串转换。同时实现数据中断源的自检测和纠错。本实用新型具有体积小和重量轻，便于携带，使用方便的优点。
【专利说明】—种具有多发多收功能的ARINC429总线接口板卡
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及民用和军用交联机载设备的数据传输及通讯【技术领域】，特别涉及ARINC429总线传输信号的接口。
【背景技术】
[0002]ARINC429总线是美国航空无线电公司制订的民用航空数字总线传输标准，我国航标SZOl数字信息传输系统也规定为ARINC429。它忽略了不同厂家航电系统接口的复杂性，为系统互连提供了统一的平台。ARINC429总线是一种单向广播式数据总线，采用差分方式传输，具有很强的抗干扰能力，广泛应用于航空电子系统的数据传输。在现代军、民用飞机上，系统与系统之间、系统与部件之间需要传输大量信息，因此需要完成对惯性导航系统、大气数据计算机系统、微波着陆系统、雷达系统等数据通讯接口。ARINC429总线的使用范围非常广。
[0003]在现有文献中，有基于PCI总线的ARINC429总线接口 ；有基于嵌入式微处理器的ARINC429总线接口 ；另有基于N1SII和FPGA的ARINC429通信板设计。电路较复杂，传输速率低，不能适应多路ARINC429总线的高速传输，且造价高，不利于ARINC429总线的推广应用。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种多发多收功能的ARINC429总线接口板卡，以解决机载计算机与ARINC429总线之间的数据通讯问题。利用可编程芯片，体积小，使用方便，抗干扰能力强。能满足多路ARINC429总线的高速数据传输要求，具有数据自检测能力。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:一种多发多收功能的ARINC429总线接口板卡，包括处理机总线接口模块、429总线接收模块、429总线发送模块、自检测模块和429总线，所述的处理机总线接口模块与机载计算机连接，429总线发送模块的发送端输出信号，经429总线和处理机总线接口模块传至机载设备的接收端，机载设备的发送端发送信号，经处理机总线接口模块和429总线传至429接收模块的接收端，自检测模块判断429总线发送模块发送数据和429总线接收模块接收的数据是否正确。
[0006]所述的处理机总线接口模块，用于实现与机载计算机的数据通讯，其由地址缓冲芯片54LS244、数据缓冲芯片54LS245、控制命令模块可编程芯片GAL20V8和控制命令模块可编程芯片GAL16V8构成。
[0007]所述的429总线接收模块由总线接口芯片HS-3282构成，分别与控制命令模块可编程芯片GAL20V8和数据缓冲芯片54LS245相连，完成数据通道及接收数据。
[0008]所述的429总线发送模块由总线驱动芯片HS-3182构成，分别与429总线及总线接口芯片HS-3282相连，发送数据到429总线。
[0009]所述的自检测模块由可编程芯片GAL20V8组成，自检测模块输出两条线A、B直接连到总线接口芯片HS-3282的A1、B1端或者A2、B2端，将HS-3182芯片输出429总线信号，直接接到HS-3282芯片第二路接收器的接收端，直接检测到429总线上输出的信号。
[0010]429总线模块与总线的接口包括数据线、地址线、读写控制线以及地址和控制线参加的译码逻辑。由可编程芯片GAL20V8构成。
[0011]由以上技术方案可知，本实用新型采用可编程逻辑器件完成机载设备总线与429总线通讯的主要电路，大大节省了硬件资源。基于可编程逻辑器件的ARINC429通信接口实现多发多收功能，可以实现对不同数据的收发。适用于使用ARINC429标准进行通信的机载设备的地面调试场合，需要扩展ARINC429通信接口的场合，也适用于使用该接口板构成地面仿真系统的应用场合。该总线接口的设计使得429通信板可以应用的更加广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的原理框图；
[0013]图2是本实用新型的逻辑原理框图；
[0014]图3是本实用新型的429总线模块与总线的接口控制逻辑原理框图；
[0015]图4本实用新型的429总线模块的接收、发送、自检测及中断线路控制逻辑示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步介绍。
[0017]如图2所示，为本实用新型多发多收功能的机载总线接口板卡的原理示意图。429总线模块由以下四个部分组成:处理机总线的接口模块；429总线接收模块；429总线发送模块；自检测模块。
[0018]处理机的总线接口模块中，由地址缓冲芯片54LS244、数据缓冲芯片54LS245、控制命令模块可编程芯片GAL20V8、GAL16V8构成。可编程芯片包括有地址译码和控制命令等功能，利用VHDL硬件描述语言进行逻辑编程。通过地址译码与读写控制产生429总线模块的控制信号:接收器I的接收控制信号EN1*，接收器2接收控制信号EN2*，写第一个字的写信号PL1*，写第二个字的写信号PL2*，写控制字信号CWSTR*。图3为429总线模块与总线的接口控制逻辑示意图。其中控制部分只画出对一片3282的控制信号，其它几片控制信号的逻辑关系与之类似。
[0019]429总线接收模块由总线接口芯片HS-3282构成，分别与控制命令模块可编程芯片GAL20V8和数据缓冲芯片54LS245相连，完成数据通道，接收数据，如图4所示。
[0020]HS-3282芯片是高性能CMOS总线接口线路，完全满足429总线传输的规定。它内部有两个独立的接收器和一个发送器。两个完全独立的接收器，能直接和ARINC 429总线相连接，一个发送器与HS-3182连接之后，再直接与ARINC429总线相连接。数据传送位速率为100kb/S或12.5kb/S两种。发送器部分主要由先进先出存贮器和时序电路组成。先进先出存贮器包含8个ARINC 429数据字。奇偶极性检测位由奇偶产生器产生，是奇校验还是偶校验，依据状态字PARCK控制信号确定。
[0021]接收数据流程:429总线输入进来的两条线A、B直接连到HS-3282的Al、BI端或者A2、B2端。429总线模块通过地址线、控制线和数据线与处理机相连。通过地址总线译码及一些门电路产生HS-3282的所有控制信号。HS-3282的数据线通过数据总线缓冲与处理机的数据线相连，完成数据通道。HS-3282产生的D/R1、D/R2作为中断信号，连到处理机的中断输入，完成对所接收的串行数据的读取。处理机接到D/R1后，送出SEL信号和EN信号，完成数据的读取工作。
[0022]429总线发送模块由总线驱动芯片HS-3182构成，分别与429总线及HS-3282相连，发送数据到429总线。HS-3182是专门为ARINC 429总线设计的总线接口线性驱动电路。它的输入与TTL和CMOS兼容，可通过两个外部电容器C1、C2调整上升，下降时间，为保证最大的传送速度100kb/S，这两个电容器一般取75pF左右的瓷介电容器。该芯片有输出短路保护和连续过压保护，并完全适用于航空温度范围。但由于HS-3182的输入数A和数B仅是一位，它无法产生32个数据。也没有发送时钟。如果构成32位数据字和发送时钟，还需要有数据寄存器和时钟产生器等，这样会增加许多中小规模片子。如果HS-3182和HS-3282芯片连接，HS-3282芯片能提供32位数据和发送时钟，从而可节省许多器件。
[0023]发送数据流程:HS-3282输出的数据429D0和429D0直接接到HS-3182的A和B端，HS-3282发送时钟TXCLK送到HS-3182的同步端和时钟端，作为HS-3182的发送时钟。HS-3282产生的TX/R信号，也接到处理机的中断输入端。处理机接到TX/R后，产生PL信号，分两次将需要发送的数据打入HS-3282中，然后处理机发一发送命令，HS-3282和HS-3182相配合，把数据自动发出去。对于广播式的ARINC429总线来说，如果发送的数据较多，又是多个用户使用不同的数据，通常采用上源终识 别位。这具有很强的现实意义，对于每个用户来说可以减少很多不必要的中断，进一步提高系统的实时性及可靠性。
[0024]429总线自检测模块由可编程芯片GAL20V8组成。由于429模块上中断源较多，而有时分配给它的中断级又少，所以必须设置一个中断源识别器。数据接收部分以对中断响应的处理为核心。中断接收过程中，因为每个HS-3282有两个接收器，两个接收器标识、共享一个中断，这样就容易出现中断覆盖。在设计中，设置有中断逻辑译码电路，当产生接收中断时，通过软件检测方式判别是哪一个接收器引起的中断，再进行相关的数据接收处理。中断接收数据首先存放在缓冲区内，再由主程序读取。在处理机产生中断后，再读一次中断源，便可知道是那一个中断源产生的中断。
[0025]429总线模块的自检测措施:①429总线模块的自检测措施之一:如果第二路接收器不用的话，可以把429总线上的信号A0UT，B0UT反馈回来接在第二路接收器的输入端A2、Β2上，这样可以利用第二路接收器对429总线上的输出信号进行检测。在中断译码的输入端，再加一个控制信号，使D/R2在自检时产生中断，在非自检时不产生中断，可减少处理机的无用开销?’②429总线模块的自检测措施之二:把429总线上的信号A0UT、BOUT通过一个模拟选择开关(选择3282的输出或外来429总线信号)再加到Al、BI接收器上，再增加一个选择开关控制信号，也可实现429总线的自检测。
[0026]本实用新型针对机载设备接口板的尺寸小的特点，介绍了基于可编程逻辑器件的ARINC429接口板。可编程逻辑器件大大节省了硬件资源，同时也节省了板卡上的可利用空间，彻底解决了板卡的小尺寸给设计带来的困难。可编程逻辑器件的应用简化了系统结构，缩短了设计周期，提高了系统的可靠性。且可编程逻辑器件修改简单，给调试工作带来了方便。所述的ARINC429总线接口板已经在工程实际中得到了应用，经过实践的检验，证明本设计合理、通信可靠，而且操作方便灵活，具有一定的实用意义。
【权利要求】
1.一种具有多发多收功能的ARINC429总线接口板卡，其特征在于:包括处理机总线接口模块、429总线接收模块、429总线发送模块、自检测模块和429总线，所述的处理机总线接口模块与机载计算机连接，429总线发送模块的发送端输出信号，经429总线和处理机总线接口模块传至机载设备的接收端，机载设备的发送端发送信号，经处理机总线接口模块和429总线传至429接收模块的接收端，自检测模块判断429总线发送模块发送数据和429总线接收模块接收的数据是否正确。
2.根据权利要求1所述的一种具有多发多收功能的ARINC429总线接口板卡，其特征在于:所述的处理机总线接口模块，用于实现与机载计算机的数据通讯，其由地址缓冲芯片54LS244、数据缓冲芯片54LS245、控制命令模块可编程芯片GAL20V8和控制命令模块可编程芯片GAL16V8构成。
3.根据权利要求2所述的一种具有多发多收功能的ARINC429总线接口板卡，其特征在于:所述的429总线接收模块由总线接口芯片HS-3282构成，分别与控制命令模块可编程芯片GAL20V8和数据缓冲芯片54LS245相连，完成数据通道及接收数据。
4.根据权利要求3所述的一种具有多发多收功能的ARINC429总线接口板卡，其特征在于:所述的429总线发送模块由总线驱动芯片HS-3182构成，分别与429总线及总线接口芯片HS-3282相连，发送数据到429总线。
5.根据权利要求1所述的一种具有多发多收功能的ARINC429总线接口板卡，其特征在于:所述的自检测模块由可编程芯片GAL20V8组成，自检测模块输出两条线A、B直接连到总线接口芯片HS-3282的A1、B1端或者A2、B2端，将HS-3182芯片输出429总线信号，直接接到HS-3282芯片第二路接收器的接收端，直接检测到429总线上输出的信号。
【文档编号】H04B1/40GK203827338SQ201420239534
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】赵显红, 付主木, 叶宇程, 田葳, 张立文, 张晓红 申请人:河南科技大学