基于FPGA的ARINC429总线嵌入式接口板的设计与实现

提出了在一块芯片内实现ARINC429总线协议,并将USB、PCI两种接口结合在一块接口板上的新构想;并根据板卡的功能和技术指标要求,设计了基于FPGA的ARINC429总线接口板;在硬件设计上采用模块化方法设计了系统的硬件电路,分析了各部分的功能,并对硬件接口进行了详细的设计;软件设计上从硬件和软件两方面论述了NIOS Ⅱ处理器的设计,从总体设计、发送通道、接收通道、接口逻辑等方面设计与实现了多通道总线协议IP核;最后对板卡的功能进行测试,结果表明设计的接口板能够达到ARINC429数据通信的要求,能够克服专用芯片中的数据格式固定,使用不够灵活方便等缺点。     

基于SOPC的LXI总线1553B及ARINC429通信模块设计

基于LXI总线的1553B及ARINC429通信模块的开发需求,提出了系统软、硬件设计方案;硬件设计使用SOPC Builder将IP核、接口、微处理器等集成到FPGA芯片上,设计了模块的以太网接口、1553B接口和ARINC429接口;构建了系统软件结构,编写了驱动程序,实现了基于μC/OSⅡ和LwIP协议的TCP/IP协议,从而实现了1553B及ARINC429总线的通信协议;最终实现了LXI总线的1553B及ARINC429通信模块。     

基于多系统的1553B和串行通信的PXI板卡设计

为了满足箭上单机设备的通用化测试需求,设计了适用于航天领域的基于多系统的1553B总线和串行通信的PXI板卡;介绍了板卡的主要功能、基本原理、硬件设计、Windows系统和VxWorks系统下软件驱动开发,用户层软件设计等;工程应用表明:板卡在-40~70 ℃环境温度下,1553B通信速率1 Mbps,多路串行通信波特率800 bps至8M bps的条件下实时传输无误码,运行稳定,在多系统平台下图形显示实时性能高,板卡已经在多种箭上设备的通用测试中得到广泛应用。     

一种飞艇半物理仿真系统ARINC429驱动的设计与实现

为了满足飞艇实际飞行过程对通信可靠性和实时性的需求,半物理仿真系统的飞艇模型计算机采用以PC为平台的Xpc嵌入式实时系统,飞控计算机采用以PowerPC为平台的VxWork嵌入式实时系统,通过ARINC429协议完成数据通讯;硬件上,PowerPC通过桥接芯片访问并控制PCI设备;软件上,按照Xpc系统和vxWork系统PCI设备驱动程序的编写流程,分析了xPC内存驱动框架和vxBus驱动框架关键技术点,设计了飞艇模型计算机Xpc和飞控计算机Vxwork的ARINC429通讯卡驱动程序;通过实际的应用,证实所开发的ARINC429驱动程序满足飞艇半物理仿真平台数据通讯的可靠性和实时性。     

消息重复型ARINC429总线事件消息包机载实时处理技术研究

ARINC429总线广泛应用于民用飞机中,在飞行试验中,消息重复型ARINC429事件信息的实时监控占用很大的遥测带宽资源;采用机载嵌入式数据处理模块,通过将其嵌入到机载测试系统中,通过采集器底板总线获取ARINC429采集模块采集到的数据,对飞机事件信息进行解析处理,并将处理结果通过遥测系统遥测下传至地面监控中心,大大降低了遥测带宽需求,对于飞行试验实时安全监控有重要意义。     

基于PCI的ARINC429总线测试软件设计

现有的ARINC429总线通信检测设备无法满足对综合显示控制系统中多通道信号同时检测的需求,为了解决这一问题,重点研究了PCI接口的总线通信板卡设计,给出了利用C#语言设计综合显示控制系统测试软件的方法;设计时,运用结构化、模块化、标准化的思想确立了总体方案;利用板卡提供的接口函数实现了用户应用层程序、PCI驱动程序、接口底层控制程序的衔接;采用Form窗体实现了可视化操作界面;试验时通过对比测试软件和综合显示控制系统上的收发数据,可以快速确定存在问题的总线通道,实现对系统的故障分析和诊断。     

新一代ARINC429总线监听模块设计技术

在飞行试验中,机载ARINC429总线往往包含重要的试飞数据,采集ARINC429总线是试飞测试系统中重要的一环。以往的ARINC429总线采集技术,一般采用分离元器件构成,造成电路体积大、功耗大,可靠性降低。在新一代网络化采集器创新性预研背景下,提出了一种基于DSP和FPGA架构的通用设计方案,FPGA进行总线协议解析,DSP进行数据的筛选,充分发挥出FPGA的并行优势和DSP的灵活特性。同时,设计了数据采样和传递机制,并在实际工程中得到应用。     

AFDX网络配置驱动的PCI总线远程数据采集器设计

针对先进飞机的航电系统架构,文章提出一种基于PCI总线的模块化远程数据采集器设计,以AFDX网络为主干网络,配置了ARINC825总线、ARINC429总线、多路传感器和作动器I/O接口,从多接口、配置引脚和配置驱动3个方面进行了软硬件设计及实现,保证了远程数据采集器的可靠性、灵活性和可维护性,并通过试验,对文章设计的远程数据采集器的功能指标和时延参数进行了测试,测试结果表明,文章提出的设计,能够满足远程数据采集器功能需求,并具备转换时延小的特点。     

基于FPGA+DSP的数据采集系统设计与实现

文章阐述了一种基于FPGA+DSP构架的数据采集系统的设计与实现。该系统中FPGA先进行模拟量、频率量、离散量输入的采集,以及RS-422、ARINC429总线的数据接收工作,然后将采集和接收到的数据按约定数据格式,通过HPI发送至DSP,DSP按协议要求完成数据的运算、组合等处理后,FPGA控制HPI读取处理结果并控制离散量输出模块、RS422、ARINC429总线按照所需的数据格式和通讯周期将数据输出至相对应的系统。该系统具有丰富的接口,能满足多种类、不同时序周期的总线通讯。     

基于MPC8270的处理器板卡设计

随着海洋地震勘探发展,为了实现海洋地震勘探采集数据的实时传输和处理,设计了一种基于MPC8270的地震数据采集处理板卡;根据海洋地震数据采集处理的实时性和大数据量要求以及MPC8270处理器的特性,设计了基于MPC8270和FPGA的CPCI总线通信结构,能够实现地震数据的高速实时传输;详细介绍了MPC8270的关键外围电路、FPGA及CPCI总线电路的硬件设计及实现方法,并在实际应用中给出了板卡嵌入式操作系统VxWorks配置的实现方式;板卡以MPC8270作为核心处理器,以FPGA为控制核心电路,以VxWorks为实时操作系统,实现地震数据的高速处理和CPCI总线实时传输功能;经过多次实验室内部测试及海上实际生产应用,结果表明地震数据采集处理板卡能够实现地震数据的高速处理和实时传输,并且板卡性能稳定可靠;板卡的设计简单,结构通用,对数据处理、总线控制和信息交换等领域相关系统的开发具有一定的参考价值。     

TDICCD相机总线适配器的设计

航空TDICCD相机系统为了清晰地获取目标图像 ,需要机载导航设备实时提供飞机的姿态和运动信息 ,总线适配技术是实施相机与机载导航设备信息共享与融合的关键。研制的总线适配器主要由数据接收模块、数据转换模块、信号调理和频率调整模块、数据处理以及数据发送模块等组成。可以接收ARINC5 6 1总线、ARINC42 9总线、AR INC40 7总线和接收发送RS 42 2总线数据。系统解决了总线频率的自适应调整、故障隔离等关键技术。试验证明 ,系统运行稳定 ,数据接收准确 ,可靠性高。     

机载远程数据集中器协议转换方法研究

针对机载远程数据集中器(RDC)的数据转换功能,在对ARINC429和AFDX两种机载数据总线分析的基础上,提出了一种基于配置信息中虚拟链路(VL, Virtual Link)与ARINC429数据标号的适配关系的数据转换方法。对RDC功能需求进行分析并给出整体设计方案,采用模块化设计并对各模块功能进行了详细的介绍,其中配置信息模块的应用增加了RDC数据转换功能的灵活性。在新型航电系统架构下,通过对RDC之间基于VL的通信过程中的数据转换过程进行仿真和分析,验证此方法的可行性。协议转换方法的研究为RDC的整体功能仿真研究奠定了基础。     

高能X射线工业CT扫描运动控制系统设计

 分析了高能X射线工业CT扫描运动控制系统的作用,提出了扫描运动控制系统的组成方案。控制系统由工业控制计算机、计数卡、控制卡、伺服驱动器、伺服电机、工作平台、光栅和控制软件组成。研究了在Windows驱动程序模式（WDM）下,控制系统设备驱动程序的组成。以运动控制卡为例,研究了开发控制系统设备驱动程序的方法,并分析了设备驱动程序和用户程序交互的过程。通过编写WDM驱动程序,实现了对高能X射线工业CT扫描运动系统的实时控制。实验结果表明,开发的扫描运动控制系统,可靠性和实时性满足要求。     

飞控系统控制信息自动采集处理模块与自测试设计

介绍一种机载飞控系统飞控计算机对各种控制信息（包括离散量、模拟量和串行数据）进行数字化控制、实时采集、监控和处理的接口模块设计方法,从工程应用角度出发,阐述了模块的设计思路以及工程实现,给出原理框图和测试流程。在某型飞机的实际应用中,实现了32路离散量输入输出、16路模拟量输入输出、6路ARINC429串行数据收发、4路ARINC422串行数据收发以及4路ARINC232串行数据收发的功能,自测试覆盖率达100%。因该模块的接口形式和接口数量可根据实际需要进行增减,故具有很强的典型性和通用性,可适用于各类型的机载飞控系统。     

基于LabVIEW的高功率微波驱动源监控系统

针对高功率微波源对前级驱动电源的计算机自动控制要求,设计了一套1 200 kV高功率微波驱动电源监控系统。系统采用多功能数据采集卡控制大功率调压器产生连续可调的工频电压,再经过环氧高压变压器和整流硅堆等转换为直流高压,对储能电容进行充电控制;采用高速数据输入输出卡控制触发系统按时序进行工作;监测计算机通过RS-485串口方式对直流高压、闸流管阳极电压、闸流管对地电流等进行实时状态监测;控制主机通过以太网与中央控制计算机实现通讯,可以单独控制电源工作,也可以通过中央计算机统一协调工作;采用LabVIEW作为软件开发平台,利用图形控件完成整个电源系统的控制监测等功能的设计;为了解决因电磁干扰强而引起的地电位抬高、高压采集不正常等问题,系统的软硬件都融入了可靠性设计。实验结果表明,该系统工作可靠稳定,实时性强,界面友好,操作简单,具有良好的可扩展性和移植性。     

VxWorks平台内核态ARINC653分区实时调度算法设计与实现

集成模块化航空电子架构(Integrated Modular Avionic, IMA)已成为主流航空电子系统。ARINC 653作为航空电子设备IMA架构的标准应用接口,成为研究航空电子软件编程方法的入口。最新研究表明,VxWorks能够为航空电子分区管理提供最优化的平台。然而,基于VxWorks的ARINC 653高效分区调度算法依然是研究的“盲区”。由此,设计了VxWorks内核态分层ARINC 653分区实时调度算法,提高了分区调度效率,为VxWorks内核ARINC 653完整性的研究提供非常有价值的参考。实验数据说明,相较于传统用户态分区管理模型,该调度算法使分区释放开销和分区释放抖动两项指标均显著降低。     

基于ARINC661规范的平视显示器显示技术研究

作为新一代驾驶舱显示系统的行业标准,ARINC661规范推动着整个航空机载电子设备的发展。针对传统的定制式平视显示器显示形式,根据其工作原理,提出了基于ARINC661规范的整体设计方案,并对具体的功能模块及通信过程进行了详细研究。为提高系统的实时性,在UA模块运用了NNAF数据挖掘算法实现对飞行参数的预处理,在渲染模块采用了深度优先搜索算法进行遍历,并给出设计实例对系统进行验证,结果表明基于ARINC661规范的平视显示器开发更具有开放性和扩展性。