基于80C196KC的ARINC429总线接口板设计

1 引言

ARINC429总线是美国航空无线电公司(ARINC)制定的民用航空数字总线传输标准，又称为Mark33数字信息传输系统，目前广泛应用于商用及运输飞机上，我国信息产业部也于1986年参考ARINC429标准颁布实施了我国自己的航空通信标准HB-6096-86，其标准和ARINC429基本一致。

传统的ARINC429总线收发板多是直接插到计算机的主板接口上，实现起来过于麻烦，并且要编写相应得驱动程序来实现数据的实时显示和存储。本文介绍了一种基于Intel的16位单片机80C196KC的ARINC429总线收发板，它既可以通过串口连接到计算机上，同时又可以实现数据在收发板的存储和显示，设计简单，便于携带，给ARINC429总线的检测带来了很大的方便。

2　ARINC429总线的传输标准及系统整体设计

ARINC429协议规定以串行方式实现数字数据信息的传输，并且只能是单向传输，所以

在总线上只允许有一个发送设备，可以同时有多(不超过20个)个接收设备，信息编码的基本格式有两种，32位或25位数字组成的基本数据单元，无论那种格式都包括8位标志位、

1位奇偶校验位和两位状态位，两种传输格式的不同只是携带数据的长度不同，数据的传输速率有100Kbps和12.5Kbps两种，既可以实现高速传输又可以低速传输[1]。

接口板设计的目的是能够实现对ARINC429总线进行数据的接收和发送，，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以Intel的十六位单片机MCS-80C196KC为核心，实现数据的接收和发送、外围芯片的逻辑控制、数据的存储和显示以及和计算机的接口[3][4]。ARINC429总线协议芯片HS-3282完成发送时数据的缓存和并行、串行的相互转换，HS-3182为ARINC429总线的驱动芯片，可以实现系统内部逻辑信号与ARINC429所要求的差分信号的转换，同时可以作为发送数据的缓存和调节发送速率，系统的整体框图如图1所示：

　　图1　系统的整体框图

3 接口板的硬件设计

ARINC429总线协议芯片和驱动芯片

ARINC429的接收电路已经有了工业标准的芯片组，其中以Harris公司生产的HS-3282和HS-3182最为流行，HS-3282是总线协议芯片，HS-3182是总线驱动芯片，都满足ARINC429的通信标准。

HS-3282是十六位宽的计算机数据总线和ARINC429总线的接口，它有2接收通道和一个发送通道，HS-3182是实现电平的转换，有关于这两个芯片的介绍很多，这里就不再说明。由于ARINC429总线的数据宽度为32位，而HS-3282的数据位宽为16位，因此用了两个字WORD1、WORD2与计算机交换收发的32位ARINC429总线上的数据，其数据的对应关系如表1和表2所示[2]：

表1. WORD1与ARINC429总线数据位的关系

WORD11514131211109876543210

429协议13121110931303212345678

429定义数据低位S/DSSMP标志位

表2. WORD2与ARINC429总线数据位的关系

WORD21514131211109876543210

429协议29282726252423222120191817161514

429定义±数据位

从表1和表2可以看出，ARINC429的数据位和计算机的数据位并不是一一对应的，在WORD1中有标志位、奇偶校验位P、状态位SSM、源目标标志S/D以及数据低位，WORD2是十六位数据，并且8位标志位是反序的，有时会带来不便，但计算机采集来的数据可以直接应用到WORD2上，在发送数据时会非常方便。

HS-3182是作为ARINC429总线的发送设备完成两路信号的差分驱动，与HS-3182相连的电容控制用来控制ARINC429的传输速率，其中c1，c2为75pF时对应ARINC429总线的高速状态(100Kbps)、为300pF时对应ARINC总线的低速状态(12.5Kbps)，因此尽量用高精度、军品级的电容，HS-3282和HS-3182相连的电路图如图2所示：

　　图2　HS-3282和HS-3182的连接图

3.2　ARINC429总线收发硬件电路

硬件的计算机系统采用Intel的16位单片机80C196KC，该CPU可以动态的配置成8位或者16位的总线宽度，结构采用寄存器结构，有232字节的RAM寄存器阵列供用户配置，外接晶振为12MHz或者20MHz，可以满足ARINC429总线的高速发送和接收。CPU和HS-3282的接口比较简单，发送时常和HS-3182相配合使用，因为HS-3282的数据宽度为16位的，因此单片机也配置成16位总线宽度，CPU和HS-3282的接口部分关键就是对收发的逻辑控制，诸如接收器1数据可以读取标志D/R1，接收器2数据可以读取标志D/R2，总线选择信号SEL等端口都需要CPU的控制和监视，在这里就直接和CPU的I/O口相连，当然也可以通过CPU的I/O，/RD，/WR及地址的低位和GAL或者CPLD相连，通过编成组成专门的逻辑控制电路，这在单片机的I/