基于C8051F340的机载武器测控系统设计

摘要：为了实现对某型机栽武器测控的需求，利用C8051F340单片机和HS3282芯片设计了ARINC429总线和计算机RS-232总线的接口转换电路，通过C语言设计了单片机固件程序，实现了串并数据的转换与传输以及数据传输速率和字长的设置。最后利用VB语言编写了PC端武器测控系统软件，对串口数据进行解码和发送，实现了对武器系统的实时检测和控制。实际应用表明，该系统具有测试结果实时准确、响应命令迅速无误的特点，可满足外场测试的需求。

现代战机配备有空空导弹、空地导弹、制导炸弹、航空炮弹等多种武器系统，目前飞控系统与机载武器系统交换数据的总线主要有：ARI NC429总线、1553B总线、RS422总线等。ARINC429是专为航空电子系统通讯规定的航空工业标准;它是航空通讯设备最常用的数据接口之一，不仅应用于民用航空领域如空客A310/A320、A330/A340飞机，波音727、737、747、757和767飞机.也广泛应用于机载武器系统，如“鹰击-81”空舰导弹机载系统的232H机载雷达、ZJ-9指挥仪、210多普勒导航系统、HZX-5航向姿态系统、8415大气数据系统和622自动飞行控制系统均采用ARINC429总线连接。某型武器同样采用ARINC429总线与飞控系统进行通信，为了利用计算机模拟飞控系统对该武器进行现场监测和控制，需要实现计算机与武器系统的ARINC429接口通信，传统的方法是在计算机中扩展一个基于ISA或PCI总线的ARINC429卡，这种转换卡往往价格昂贵，不同计算机采用总线结构不同也会降低ARINC429卡的通用性，转换卡通信方式的配置也较为固定化，不利于自主编程，在没有配备ARINC429卡的计算机上就无法实现对武器系统的测控。

为了解决上述问题，使计算机能够与武器系统进行数据交换，文中利用C8051F340作为主控芯片，实现了RS232/ARINC429的接口转换，上位机对接收到的转换后的串口数据进行解码，能实时显示武器系统状态，上位机以串口形式发送操控命令给下位机，下位机接收命令后通过HS3282芯片转换为ARINC429格式数据发送给武器系统，在获得武器系统响应后将结果反馈给上位机。

1 总体设计

测控系统的结构图如图1所示，机载武器系统采用ARINC429总线，32位字长通信，计算机采用RS232总线，为了建立武器系统与测控计算机之间的通信，测控计算机RS232串行数据经电平转换芯片转换为TTL电平后与C8051F340单片机建立异步串口通信，单片机在接收到4个8位串口数据后，通过I/O口将串行数据转换为2个16位并行数据，429转换芯片HS3282内部为16位数据总线;分两次读取单片机16个I/O口数据，构成32位ARINC429串行数据的低16位和高16位，由于HS3282FIFO中可存8个429数据字，因此单片机可连续接收32个8位串行数据，转换为16个16位的并行数据给HS3282，HS3282将16个16位并行数据转换为8个429数据字储存到FIFO中，经单片机控制，一次发送8个ARINC429串行数据作为一个通信帧。反之，HS3282可将32位的429数据转换为2个16位并行数据，单片机分两次读取后，转换为4个8位串行数据，经电平转换后传输给计算机。计算机端武器测控系统软件，对串行数据进行解码后得到武器系统相应的状态和反馈信息。

2 系统硬件设计

系统以C8051F340为控制核心，C8051F340单片机由美国Silicon Labs公司设计;指令速度可以高达48 MIPS，拥有40个I/O口，能够满足串并数据转换的处理速度和控制引脚的数量要求。

HS3282芯片是intersil公司生产的CMOS ARINC总线接口电路，满足ABINC429规范的要求。供电电压+5 V，内部包含相互独立工作的2个接收器和1个发送器。接收端可直接与429总线相连，发送端配合HS3182电平驱动芯片转换为429电平。由于篇幅所限，其相关控制和指示引脚参见相关手册。

单片机与HS-3282的连接关系如图2所示。

单片机与HS-3282均为5 V电压供电。

由于C8051F410单片机P4的I/O口不可位寻址，为了便于编程和识别，单片机P2.0-P2.7引脚分别接HS-3282的BD0-BD7口，P3.0-P3.7引脚接BD8-BD15，用于传输和接收16位的并口数据。P0口专门连接HS-3282的控制和状态指示引脚。C8051F410单片机异步串行通信口只能配置在P0.4和P0.5口，因此P0.4和P0.5用与串口通信，外接232电平转换芯片。

HS3282除了与单片机相关引脚连接外，D429DI1(A)和429DI1(B)口用于连接武器系统的429总线，clk引脚用来外接有源晶振，根据芯片手册要求，这里外接1 MHz的有源晶振。

HS3282输出信号为TTL电平，为了将信号电压抬升至符合ARINIC429总线要求的标准，通过专用的HS3182驱动芯片与之配合。需外接+15 V和-15 V，本文采用了开关电源供电，可满足系