MA600飛行模擬機Collins電子飛行儀表與以太網(wǎng)通訊的實現(xiàn)

胡軍

摘要：本文簡述了新舟600飛行模擬機數(shù)據(jù)通訊結構，以及Arinc429數(shù)據(jù)航空總線與以太網(wǎng)總線進行通訊的接口電路設計。

關鍵詞：新舟600飛行模擬機；Arinc429數(shù)據(jù)航空總線；以太網(wǎng)總線；EDIA卡

中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）10-0075-02

1 引言

MA600飛行模擬機是基于西飛MA600型支線飛機開發(fā)的一型飛行模擬機。它所使用的Collins電子飛行儀表系統(tǒng)是基于ARINC429航空數(shù)據(jù)總線進行通訊的，與基于以太網(wǎng)的模擬機主計算機間的數(shù)據(jù)通訊無法實現(xiàn)交聯(lián)，為此，開發(fā)了EDIA（Ethernet Driven Interface Adaptor）接口卡，很好地實現(xiàn)了這兩種數(shù)據(jù)總線間的雙向數(shù)據(jù)通訊。

2 MA600模擬機數(shù)據(jù)通訊結構

MA600飛行模擬機的數(shù)據(jù)通訊分為兩種，如圖1所示。一種是由主控計算機和實現(xiàn)各種具體功能的節(jié)點計算機（如運動計算機、視景計算機、等）基于TCP/IP協(xié)議組成局域網(wǎng)，由主控計算機解算飛行數(shù)學模型，將解算出來的飛機在各種飛行狀態(tài)下的飛行參數(shù)下發(fā)到各節(jié)點計算機，并給各節(jié)點計算機發(fā)送控制指令。各節(jié)點計算機再根據(jù)這些參數(shù)、指令完成各種具體功能的解算，然后控制執(zhí)行機構執(zhí)行。另一種是電子飛行儀表（PFD、MFD、EICAS）通過EDIA卡將Arinc429數(shù)據(jù)總線與以太網(wǎng)接口從而直接與主控計算機通訊，接受主控計算機的解算參數(shù)，并結合自身具有的符號發(fā)生功能，將飛行數(shù)據(jù)以文字、圖形、數(shù)字的形式顯示出來。

3 EDIA卡的結構和功能

EDIA接口卡硬件電路主要由Arinc429航空總線接口電路和以太網(wǎng)接口電路組成。由于模擬機在模擬飛行時電子飛行儀表要接收大量的數(shù)據(jù)，所以要求EDIA接口有較高的數(shù)據(jù)傳輸率，同時誤碼率低，傳輸延遲時間短，所以在EDIA卡的設計中對Arinc429接口電路和以太網(wǎng)接口電路用兩個單片機分別進行處理和控制，兩個單片機之間通過雙端口RAM進行數(shù)據(jù)交換。EDIA接口卡的構成如圖2所示。

3.1 以太網(wǎng)接口電路

以太網(wǎng)接口的硬件電路原理如圖3所示。它主要由單片機MC68332、以太網(wǎng)控制器RTL8019、雙端口RAM CY7C133以及一些輔助電路組成。MC68332是以太網(wǎng)接口電路的控制核心，完成RTL8019初始化和數(shù)據(jù)的傳輸?shù)裙δ堋?/p>

RTL8019是高度集成以太網(wǎng)控制器，具有全雙工通信的特點，速度可達10M。集成了MAC和物理層的功能，可以很方便的與嵌入式處理器接口連接。RTL8019內(nèi)部由以下幾個部分構成：本地DMA接口、遠程DMA接口、MAC（介質(zhì)訪問控制）邏輯等部分構成。本地DMA實現(xiàn)芯片與網(wǎng)線的鏈接，實現(xiàn)處理器與網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交換。遠程DMA接口指處理器對芯片內(nèi)部RAM進行讀寫操作的總線。

RTL8019一旦接收到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過MAC（網(wǎng)卡地址）的比較以及CRC校驗再由FIFO存在接收緩沖區(qū)。當一幀數(shù)據(jù)傳送完畢后，網(wǎng)絡芯片由狀態(tài)寄存器中的標志位或中斷信號來通知控制器。RTL8019網(wǎng)絡控制器在EDIA接口卡網(wǎng)卡電路中就以此邏輯，按照單片機的控制，實現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的收發(fā)。

網(wǎng)卡電路由RTI8019與隔離變壓器20F001N、串行EPROM芯片93C46構成，通過RJ45插口接入以太網(wǎng)。雙端口RAM CY7C133在電路中的是起在以太網(wǎng)接口和Arinc429接口之間交換數(shù)據(jù)的作用。

3.2 Arinc429接口電路

Arinc429接口電路如圖4所示。它主要由單片機TMS320LF2407和Arinc429接口芯片HS-3282組成。單片機TMS320LF2407由TI公司生產(chǎn)，他是Arinc429接口系統(tǒng)的核心。主要用來控制各個部分協(xié)調(diào)工作，完成對收發(fā)數(shù)據(jù)的處理和產(chǎn)生雙端口RAM所需要的的控制信號。

HS-3282是Arinc429接口專用芯片，它符合429編碼格式、時分串行數(shù)據(jù)格式等Arinc429規(guī)范，芯片內(nèi)部集成了一個發(fā)送器和兩個獨立的接收器，一個8x32bit FIFO以及校驗產(chǎn)生器、發(fā)送定時器和一個TTL輸出電路。HS-3182在電路中的作用是將HS-3282輸出電平轉換為ARINC429規(guī)范所規(guī)定的電平。

4 結語

現(xiàn)在的以太網(wǎng)技術已非常成熟，應用也非常廣泛，它具有連接方便，數(shù)據(jù)傳輸率高，可連接計算機節(jié)點多，與廣泛應用的個人計算機和操作系統(tǒng)兼容性好等特點。因此，基于以太網(wǎng)的ARINC429接口卡在應用上有很高的靈活性。在新舟600飛行模擬機實際運行中，EDIA卡也表現(xiàn)出了良好的性能和工作穩(wěn)定性，很好的滿足了模擬飛行中數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?