《武汉工程大学学报》 2011年04期
77-80
出版日期：2011-04-30
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
基于429总线的某飞行器测试仪开发与设计
引言某飞行器在外场发射过程中,需要进行检测,因此，需要一个便携式测试仪,对飞行器进行起飞前检查.该测试仪要求检测结果准确,检测时间方便,检测方式迅速,提高飞行器的可靠性和安全性,保障飞行发射的成功率.开发使用了429总线技术、labview虚拟仪器技术以及数据采集和处理技术等,目前,429的总线是航空电子系统最常用的通讯总线之一,它符合航空电子设备数据传输标准,是定义航空电子设备和系统,且彼此之间相互通迅的一种规范.虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用.LabVIEW是一种图形化的编程语言的开发环境,它广泛的被工业界、学术界和研究实验室所接受,视为一个标准的数据采集和仪器控制软件.利用LabVIEW进行系统的开发,更加方便与面向对象的编程和使用［13］.1总体方案与设计总体框图介绍,如图1所示.图1总体设计框图
Fig.1The overall design diagram整个测试仪一共分为三个部分:控制板测试模块,接口板测试控制,以及总控模块.每个模块分别通过总线航插与工控机连接,当进行特定模块测试时,只需要将特定模块的航插与工控机的外接接口相连即可.在进行特定模块测试控制时,工控机通过429总线发送命令至被连接模块.测试时,需按照测试流程,在上电检测通过之后,进行控制模块测试和接口模块测试,当测试结果正常,再将总控模块与工控机相连,进行总控调制.测试结果可以存储在工控机里,并可以根据测试日期,测试项目等要求进行测试结果查询或删除及数据挖掘使用.2429总线设计与应用出于对通迅信息保密及可靠性的需求,对测试仪采用429传输协议进行总线传输,最大程度的保证设备的可靠性.ARINC429接口信息传输规范是机载设备之间常用的一种数据信息传输标准.它采用双角屏蔽线传输信息,通过一对双绞线反向传输,具有很强的抗干扰能力.数据传输采用双极回零调制,以电脉冲形式发送,一个电脉冲就是一位.其中零电平为自身时钟脉冲,字与字之间以四位分开,以此间隔作为字同步.一个数据位有32b,被分为5段,分别为［46］:a. 标志码(Label):第1~8位,用于标识传输的参数.b. 源/目的地识别码(SDI):第9~10位.当需要将一些专用字传输到一个多系统的特定系统时,就可以用SDI来识别目的地.SDI也可以根据字内容来判明一个多系统的源系统.c. 数据区(DATA):第11~28位.将数据进行编码,以便于传输.d. 符合状态码(SSM):第29~31位,用于标识数据字的特性,如方向、符号等.SSM也可以表明数据发生器硬件的状态,是无效数据还是试验数据.e. 奇偶校验码(Parity):第32位.ARINC429接口信息系统使用的是奇校验.发送出去的脉冲有三个电平,即高电平(+10 V)、零电平(0 V)、低电平(-10 V)，如图2所示.图2ARINC429接口信息传输格式
Fig.2ARINC429 interface information transmission format第4期陈煜,等:基于429总线的某飞行器测试仪开发与设计
武汉工程大学学报第33卷
在测试系统中,429通信卡安装在工控机上,将引脚信号引出的导线一同连接至航插.如图3所示.在将航插与各调试控制板进行连接的时候,429将根据线路通信信号定义与DSP板进行连接，如图4所示.在总线通信过程中,各测试模块中的DSP会对接收的429数据进行响应.传输时采用十六进制数据发送.测试模块中的数据接收协议:每发送一个429总线数据,接收DSP会根据协议对数据进行验证.在发送的32位数据中,先计算前28数位的加权值,再将加权值对16求模,将求得的模与后四位数值进行比较,如果相等,则说明发送的429总线数据是正确的.检验算法如下:图3429芯片接口
Fig.3429 chip interface图4429及通信模块接口图
Fig.4429 and communication module interface diagrama. 先进行加权求和S=(Ai×Wi),i=1,2,…,28
其中，Ai表示第i个位置上的0/1值;Wi表示第i个位置上的加权因子.b. 进行求模Y=mod(S,16)c. 根据模得到校验码与后四位进行比较Y=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15校验码:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15每次通信过程中,需要通过429发送16组32位数据.在全部规定数据通信成功之后,则飞行器系统就会根据发送的指令做出相应的动作,以判断飞行器系统是否正常.在发送429信号成功之后,飞行器会判断出地空信号.根据地空信号,选择是训练发射还是实弹发射,以及应急发射等各个项目,完成测试.3人机界面设计人机界面设计的目的就是使操作人员在使用的时候,能够根据操作说明轻松看懂操作台界面并进行操作.这就要求人机界面友好,能界面设置能够适应人的思维特性和行为特征.LabVIEW软件采用图形化编程语言,易于进行界面设置和数据采集,因此,被广泛用于虚拟仪器及测控方面的应用.图5就是总调试台的界面.图5总调试台控制界面
Fig.5Total commissioning sets control interface在总调试台控制界面中,左上方的是导弹存在的信号灯和安保灯.将总调试台控制器连接到工控机上之后,系统会先对导弹存在信号和安保灯信号进行判断,如果这两个信号正常,则说明总控制台已准备好,可以进行正常测试；否则这两个信号灯变暗,说明总控制台未准备好,电源开关变成黑色,无法进行上电操作.信号检测完毕之后,会进行导弹挂点设置,默认设置是挂点一号位,可以自行更改.设置好挂点位置之后,总调试台控制器上会判断挂点设置并在控制器上进行显示.设置好挂点,打开电源1,电源2,为设备通电.将界面左边的测试准备工作做好之后,再进行操作界面右边的设置.首先是“地空”信号的设置,默认为“地”信号.因为“地”信号与“空”信号所发送的测试数据及时间是不同的,因此,在测试前必须先确定是进行哪一项测试,并准备的将“地空”信号档调到需要的位置上.点击准备开始按键,记录开始的信号灯由暗变亮,证明429总线数据正在发送过程中.当准备好信号灯由暗变亮,则说明总线数据传输完毕.这个时候,要观察总调试台控制器,看总调台是否进入预定步骤.总调台进入预定步骤之后,即可以进界面右下方的操作,包括实战发射,训练发射,应急发射,紧急停止发射和退出等.4试验与集成 测试时.首先将控制板调试台通过航插与工控机相连,进行控制板测试.通过检测控制板返回的信号,判断总线通信是否正常,控制板电路是否正常,如果测试结果在误差范围之内,则控制板测试完毕.如果检测数据有误,则根据软件显示的有误接口对照电路板进行测试和修改.测试结果如图6所示.图6控制板测试结果
Fig.6Panel testing results控制板调试完毕之后,将接口板调试台通过航插与工控机相连,进行接口板测试.通过接收接口板调试台返回的信号,判断总线通信及接口板电路是否正常,如果测试数据在误差范围内的话,则说明接口板通信正常.如果检测数据有误,则根据软件显示有误数据,对照电路板进行测量和修改.当接口板调试与控制板调试完毕之后,就要进行总控台测试.在进行总控台测试的时候,将总控台通过航插与工控机相连,并且总控台要与飞行器进行连接,以达到通过工控机控制测试飞行器的目的.总控台检测步聚：总控台开启,运行检测程序后,根据检验规程,能准确判断出上电及安保灯状态.且飞行器能也能根据设置准确,判断出挂点位置.挂点位置设置好后,通过429总线,给总控台发送地空信号.总控台根据收到的命令,判断通信是否正常.通信正常之后,通过工控机发送429总线控制或测试命令,总控台进行接收,并转发给飞行器飞行器会予以响应.若飞行器的响应正确,则测试成功,检测无误,飞行器可以安全运行.5结语系统利用429总线通信,进行飞行器测试与控制,为提高飞行器的安全性和稳定性的检测提供了进一步的支持.系统已经应用在对飞行器的测试现场上,达到了预期指标,得到了一致好证.并在飞行器检测这一领域,为提高飞行器检测的安全性,稳定性,便携性做出了自己的贡献,使得飞行器的检测更加可靠,稳定.