中心議題：

• 學習智能測控係統的應用

解決方案：

• 硬件及接口電路的設計
• 采用低功耗16位單片機MSP430F449為主處理器

• 總體軟件設計

0 引言

為(wei)了(le)解(jie)決(jue)許(xu)多(duo)航(hang)空(kong)設(she)備(bei)采(cai)用(yong)的(de)航(hang)空(kong)總(zong)線(xian)種(zhong)類(lei)各(ge)異(yi)
，難(nan)以(yi)互(hu)相(xiang)兼(jian)容(rong)的(de)問(wen)題(ti)
，現(xian)代(dai)飛(fei)機(ji)航(hang)空(kong)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)要(yao)求(qiu)各(ge)機(ji)載(zai)航(hang)空(kong)設(she)備(bei)使(shi)用(yong)統(tong)一(yi)的(de)航(hang)空(kong)總(zong)線(xian)
，以(yi)方(fang)便(bian)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)。ARINC429總線是航空電子設備之間數據傳輸的航空工業標準，具有接口方便、數據傳輸可靠的特點，目前已經是航空領域應用最廣泛的航空電子總線。ARINC429是美國航空無線電公司(ARINC)製定的航空數字總線傳輸標準，屬單向數據總線，可由兩根獨立總線實現雙向傳輸，數據傳輸率為12．5～100 Kb／s，傳輸字為32位。總線上的發送器隻能有一個，而接收器可多達20個。國內外研究和實現ARINC429總線通信的文獻很多，接口豐富且使用廣泛。文獻采用FPGA實現了ARINCA29的接口轉換為通用的USB接口。文獻采用C8051單片機為核心，在測控ARINC429總線數據的同時，還能夠監測總線上電氣特性的變化。文獻研究了基於PC／104總線結構的ARINCA29總線測控係統，可以完成多路429總線數據的實時接收和發送功能。文獻研究了基於FPGA的ARINCA29總線接收發送係統，實現四路ARINCA29信號接收和兩路發送的功能。雖然采用ARINCA29總zong線xian通tong信xin的de研yan究jiu很hen多duo
，但dan還hai未wei見jian用yong於yu雷lei達da導dao航hang儀yi測ce控kong的de報bao道dao。隨sui著zhe國guo產chan雷lei達da導dao航hang儀yi的de體ti積ji不bu斷duan優you化hua
，功gong能neng日ri益yi複fu雜za，傳chuan統tong的de測ce控kong手shou段duan由you於yu采cai用yong人ren工gong組zu裝zhuang、整機測試的方法，已經不能滿足新形勢下武器裝備的保障要求。

本文采用低功耗16位單片機MSP430F449為主處理器

，以集成電路HS3282和HS3182為主要通信芯片
，設計完成包括ARINC429總(zong)線(xian)通(tong)信(xin)在(zai)內(nei)的(de)雷(lei)達(da)導(dao)航(hang)儀(yi)測(ce)控(kong)係(xi)統(tong)。此(ci)測(ce)控(kong)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)電(dian)池(chi)方(fang)式(shi)供(gong)電(dian)，可(ke)以(yi)手(shou)持(chi)方(fang)式(shi)工(gong)作(zuo)
，高(gao)亮(liang)度(du)液(ye)晶(jing)方(fang)式(shi)顯(xian)示(shi)，提(ti)高(gao)測(ce)控(kong)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)便(bian)攜(xie)性(xing)，能(neng)夠(gou)為(wei)導(dao)航(hang)儀(yi)提(ti)供(gong)各(ge)類(lei)導(dao)航(hang)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)
，可(ke)以(yi)完(wan)成(cheng)相(xiang)關(guan)導(dao)航(hang)設(she)備(bei)的(de)生(sheng)產(chan)測(ce)試(shi)
、外場調試、後期維護等功能。

1 ARINC429串行總線

ARINCA29總線是一種單向廣播式數據總線，采用雙角屏蔽線傳輸信息，可由兩根獨立總線實現雙向傳輸，數據傳輸率為：高速傳輸的位速率為100 Kb／s±1％
，低速傳輸的位速率為(12．0～14．5)Kb／s±1％。ARINC429規定數據傳輸采用雙極性歸零製的三態碼方式
，如圖1所示，即調製信號由“高”
、“零”和“低”狀態組成的三電平狀態。雙極性歸零碼的基本信號波形中攜帶了位同步信息，位同步是由零狀態變至“高”或“低”狀zhuang態tai的de這zhe一yi狀zhuang態tai變bian化hua來lai識shi別bie。字zi同tong步bu是shi以yi傳chuan輸shu周zhou期qi間jian至zhi少shao有you四si個ge位wei時shi的de時shi間jian間jian隔ge為wei基ji準zhun，緊jin跟gen該gai字zi間jian隔ge後hou要yao發fa送song的de第di一yi位wei起qi點dian即ji為wei新xin字zi的de起qi點dian。

ARINC429總線數據的基本信息單元是由32位構成的一個數據字，每個數據字被分為5個基本區域
，即標誌碼(LABEL)
，源／目的識別碼(SDI)
，數據區(DATA)，符號狀態位(SSM)
，校驗位(PARITY)，ARINC429總線數據信號編碼舉例如圖1所示。 [page]
2 硬件及接口電路

接口的實現方式選用Intersil公司的HS3282芯片，它支持ARINC429通信規範和其他串行數據傳輸協議，采用+5 V供電。具有兩路接收
、一路發送的功能。通道接收器之間也是獨立的並行接收，可以直接連接到ARINC429總線，而不需電平轉換。使用時和HS3182總線驅動器配合
，就可以發送數據進行二級差分驅動，產生ARINC429總線的電平。HS3282數據總線為16位，MSP430F449為16位單片機，從而避免了8位單片機為解決係統總線匹配的問題需要采用鎖存器作為虛擬總線的煩惱，提高了測控係統的可靠性。

具體設計思路為：首先利用一片HS3282和兩片HS3182配合使用形成兩路接收和兩路發送通道。它們構成了數據收發
、串並轉換的主體。HS3282主要用來完成接收、發送時所必須具備的串並、並串轉換功能；HS3182用來完成對兩路輸出信號的差分驅動
，然後設計命令寄存器和狀態寄存器，用以完成對輸入、輸出通道的選擇和對HS3282的控製字的設置。該控製電路單片機無需外擴展電路，將32個I／O口的P0口和P2口用於數據傳輸功能，實現對HS3282的16位數據傳輸功能。把P1口及P3口的P3．3，P3．4作為控製信號與控製端引腳相連，來控製HS3282數據收發操作。測試數據由預先設置或手工輸入兩種方式完成。返回數據顯示到高亮度液晶顯示器上。圖2為測控係統硬件係統結構圖。
 3 總體軟件設計

雷達導航儀智能測控係統以單片機為核心，控製測控係統的數據發送、轉換、接收
、顯示等功能。本係統中采用的MSP430F449單片機是TI公司的一款超低功耗的混合信號控製器，它具有16位RISC結構
，150ns指令周期和簡潔的27條內核指令
，1．8～3．6 V的低工作電壓，支持JTAG在線調試。它還集成了豐富的外圍模塊

，豐富的係統資源完全可以滿足雷達導航儀的測控要求。
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係統工作可分為三種主狀態：準備接收狀態，正在接收狀態和準備發送狀態。整個係統軟件的運行圍繞著按鍵控製進行的，軟件的編寫也以鍵盤按鍵為基礎。圖3(a)為ARINCA29信號發送流程圖

，圖3(b)weixinhaojieshouliuchengtu，tuoyuankuanglixiezhexitongdangqiandezhuangtaimingcheng，zhixianbiaoshidangqianxitongsuochudezhuangtai，yuanxingkuangbiaoshianjian，jiantoubiaoshizhuangtaizhuanyizouxiang。meiyitiaozhixiandoubiaoshiyizhongxunhuandezhuangtai
，zaigaizhuangtaizhong
，xitongyizhidengdaideanjiananxia，ruguoyou，xitonglijisaomiaoanjian
，dechujianzhi，bingyuzhixianxiafangdeanjianjinxingbijiao
，ruyouxiangtongdeanjian
，mashangzhixinggaianjianduiyingdechengxu。liruzaizhunbeijieshouzhuangtai，ruguobeiguangjiananxia，yejingpingbeiguangzecongliangbianweimiehuocongmiebianweiliang。pinlvjiananxiahou
，ARINC429總線頻率將在12．5 Kb／s，50 Kb／s和100 Kb／s之間相互轉換。存儲鍵按下後
，係統將跳到讀寫存儲器子狀態；確(que)認(ren)鍵(jian)按(an)下(xia)，係(xi)統(tong)將(jiang)跳(tiao)到(dao)正(zheng)在(zai)發(fa)送(song)主(zhu)狀(zhuang)態(tai)。使(shi)用(yong)類(lei)似(si)的(de)方(fang)法(fa)
，為(wei)了(le)簡(jian)化(hua)使(shi)用(yong)人(ren)員(yuan)的(de)操(cao)作(zuo)步(bu)驟(zhou)，可(ke)以(yi)在(zai)使(shi)用(yong)時(shi)選(xuan)擇(ze)手(shou)動(dong)或(huo)自(zi)動(dong)模(mo)式(shi)。自(zi)動(dong)模(mo)式(shi)提(ti)供(gong)兩(liang)組(zu)默(mo)認(ren)的(de)典(dian)型(xing)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)發(fa)送(song)，以(yi)測(ce)試(shi)雷(lei)達(da)導(dao)航(hang)儀(yi)的(de)通(tong)信(xin)完(wan)好(hao)性(xing)。當(dang)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)完(wan)備(bei)性(xing)測(ce)試(shi)時(shi)，可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)手(shou)動(dong)模(mo)式(shi)
，這(zhe)時(shi)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)任(ren)何(he)信(xin)號(hao)及(ji)數(shu)值(zhi)的(de)通(tong)信(xin)。
4 實驗與分析

對此便攜式低功耗雷達導航儀智能測控係統的測試內容包括：發送數據、接收數據和發送數據間隔等測試。由於HS3282的兩路輸出是差分輸出的
，所以隻需要測試其中的一路就可以了。智能測控係統現場波形如圖4所示，發送的數據采用自動模式
，控製字為奇校驗。通過示波器直接觀察HS3282芯片的輸出信號
，輸出電平是3．92 V
，滿足TTL的電平要求。而數據之間的時間間隔，即組間數據4位間隔。由單片機的延時程序即可完成。

5 結語

目前，該測試係統已設計完成，並交付航空某研究所的生產維修部門進行雷達導航儀的生產調試和外場測試使用。實踐證明：係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)手(shou)持(chi)方(fang)式(shi)工(gong)作(zuo)的(de)設(she)計(ji)方(fang)案(an)正(zheng)確(que)，能(neng)夠(gou)為(wei)導(dao)航(hang)儀(yi)提(ti)供(gong)各(ge)類(lei)導(dao)航(hang)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)，提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)便(bian)攜(xie)性(xing)，並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)嚴(yan)格(ge)保(bao)證(zheng)通(tong)信(xin)的(de)實(shi)時(shi)性(xing)。能(neng)夠(gou)很(hen)好(hao)地(di)完(wan)成(cheng)相(xiang)關(guan)導(dao)航(hang)設(she)備(bei)的(de)生(sheng)產(chan)測(ce)試(shi)

、外場調試、後期維護等功能，具有高度集成化、智能化、接口標準化的優點。同時創造了可觀的經濟效益，使雷達導航設備的地麵維修工作躍升到一個新水平。