DSP+FPGA的机载总线接口板研究

ARINC429总线接口板的研制，实现多通道ARINC429总线数据的接收和发送，成为目前对飞机机载总线接口研究的重点。

　　1 ARINC429总线简介

　　在现代民用飞机上，系统与系统之间、系统与部件之间需要传输大量信息。ARINC规范就是为了在航空电子设备之间传输数字数据信息而制定的一个航空运输的工业标准。

　　ARINC429(以下简称429)总线协议是美国航空电子工程委员会(Airlines Engineering Committee)于1977年7月提出的，并于同年发表并获得批准使用。它的全称是数字式信息传输系统DITS。协议标准规定了航空电子设备及有关系统间的数字信息传输要求。ARINC429广泛应用在先进的民航客机中，如B-737、B-757、B-767，俄制军用飞机也选用了类似的技术。我们与之对应的标准是HB6096-SZ-01。ARINC429总线结构简单、性能稳定，抗干扰性强。最大的优势在于可靠性高，这是由于非集中控制、传输可靠、错误隔离性好。

　　429总线采用双绞屏蔽线传输信息，通过一对双绞线反相传输，具有很强的抗干扰能力。而调制方式则采用双极归零制的三态码方式，即信息由“高”、“零”和“低”状态组成的三电平状态调制。429电缆上的信号及经电平转换后的信号如图1所示。429总线每一个字为32位，它的字同步是以传输周期至少4位的时间间隔也就是4位码字为基准的。

　　图1 429信号及电平转换后的波形

　　2 系统总体方案

　　429总线接口板的主要功能是在429信号及相关外设之间起到桥梁作用，它既能接收双极归零制的429信号并将其转换为数字信号送入计算机或其它设备，又可将计算机或其它设备发出的数字信号转换为429信号输出。本文介绍的总线接口板采用FPGA和DSP实现四路429信号接收通道和四路429信号发送通道，且每路通道之间相互独立。在这个接口板中，每两个数据字之间的时间间隔可调，每一个收发通道能单独定义字间隔长度，每个通道校验方式可单独定义为奇校验或偶校验，数据发送可以选择单帧发送或自动重复发送(重复发送某一帧)。

　　整个接口板由调制电路、解调电路、FPGA、DSP和双口RAM组成，如图2所示。

　　

　　图2 接口板硬件结构图

　　3 硬件电路设计

　　3.1 调制解调电路设计

　　429信号进入接口板后，首先要把429信号转换为数字电路可以识别的TTL电平。这里采用HOLT公司的HI-8482实现信号的解调，将标准的429总线信号转换成5V TTL数字信号。为了降低干扰，在429总线信号的四个输入管脚分别接入39pF的高精度军品电容;采用HOLT公司的HI-8585芯片实现信号的调制，将TTL数字电平转换为标准的429信号。

　　3.2 FPGA内部逻辑设计

　　按照429信号的编码格式、特点、传输规则以及协议要求，选用一片ALTERA公司的ACEX1K型的FPGA发送和接收四路数据。每一路分为接收部分和发送部分。

　　接收部分的主要作用是通过串/并转换将串行数据转换为32位并行数据，并对收到的数据自动实行差错控制。对于字间隔、位间隔出错等错误能进行自动检测，若无错误，则将数据分两次送至DSP的16位数据总线上，以供读取。接收模块结构框图如图3所示。

　　

　　图3 接收模块结构框图