摘要：針對現代雷達導航設備的生產(chan) 調試和外場測試的雙重需要，設計一種便攜式低功耗智能測控係統。係統以MSP430為(wei) 主處理器，設計ARINC429總線通信在內(nei) 的雷達導航儀(yi) 測控係統，采用電池供電，可手持方式工作。該方法降低開發成本、提高係統可靠性和便攜性，且可以嚴(yan) 格保證通信的實時性。實驗結果表明該測控係統能夠為(wei) 導航儀(yi) 提供各類導航檢測信號，可以完成相關(guan) 導航設備的生產(chan) 測試、外場調試、後期維護等功能，具有高度集成化、智能化、接口標準化的優(you) 點。
關(guan) 鍵詞：便攜式設備；低功耗；MSP430；智能測控係統

0 引言
    為(wei) 了解決(jue) 許多航空設備采用的航空總線種類各異，難以互相兼容的問題，現代飛機航空電子係統要求各機載航空設備使用統一的航空總線，以方便係統集成。ARINC429總線是航空電子設備之間數據傳(chuan) 輸的航空工業(ye) 標準，具有接口方便、數據傳(chuan) 輸可靠的特點，目前已經是航空領域應用最廣泛的航空電子總線。ARINC429是美國航空無線電公司(ARINC)製定的航空數字總線傳(chuan) 輸標準，屬單向數據總線，可由兩(liang) 根獨立總線實現雙向傳(chuan) 輸，數據傳(chuan) 輸率為(wei) 12．5～100 Kb／s，傳(chuan) 輸字為(wei) 32位。總線上的發送器隻能有一個(ge) ，而接收器可多達20個(ge) 。國內(nei) 外研究和實現ARINC429總線通信的文獻很多，接口豐(feng) 富且使用廣泛。文獻采用FPGA實現了ARINCA29的接口轉換為(wei) 通用的USB接口。文獻采用C8051單片機為(wei) 核心，在測控ARINC429總線數據的同時，還能夠監測總線上電氣特性的變化。文獻研究了基於(yu) PC／104總線結構的ARINCA29總線測控係統，可以完成多路429總線數據的實時接收和發送功能。文獻研究了基於(yu) FPGA的ARINCA29總線接收發送係統，實現四路ARINCA29信號接收和兩(liang) 路發送的功能。雖然采用ARINCA29總線通信的研究很多，但還未見用於(yu) 雷達導航儀(yi) 測控的報道。隨著國產(chan) 雷達導航儀(yi) 的體(ti) 積不斷優(you) 化，功能日益複雜，傳(chuan) 統的測控手段由於(yu) 采用人工組裝、整機測試的方法，已經不能滿足新形勢下武器裝備的保障要求。
    本文采用低功耗16位單片機為(wei) 主處理器，以集成電路HS3282和HS3182為(wei) 主要通信芯片，設計完成包括ARINC429總線通信在內(nei) 的雷達導航儀(yi) 測控係統。此測控係統采用電池方式供電，可以手持方式工作，高亮度液晶方式顯示，提高測控係統可靠性和便攜性，能夠為(wei) 導航儀(yi) 提供各類導航檢測信號，可以完成相關(guan) 導航設備的生產(chan) 測試、外場調試、後期維護等功能。

1 ARINC429串行總線
    ARINCA29總線是一種單向廣播式數據總線，采用雙角屏蔽線傳(chuan) 輸信息，可由兩(liang) 根獨立總線實現雙向傳(chuan) 輸，數據傳(chuan) 輸率為(wei) ：高速傳(chuan) 輸的位速率為(wei) 100 Kb／s±1％，低速傳(chuan) 輸的位速率為(wei) (12．0～14．5)Kb／s±1％。ARINC429規定數據傳(chuan) 輸采用雙極性歸零製的三態碼方式，如圖1所示，即調製信號由“高”、“零”和“低”狀態組成的三電平狀態。雙極性歸零碼的基本信號波形中攜帶了位同步信息，位同步是由零狀態變至“高”或“低”狀態的這一狀態變化來識別。字同步是以傳(chuan) 輸周期間至少有四個(ge) 位時的時間間隔為(wei) 基準，緊跟該字間隔後要發送的第一位起點即為(wei) 新字的起點。

    ARINC429總線數據的基本信息單元是由32位構成的一個(ge) 數據字，每個(ge) 數據字被分為(wei) 5個(ge) 基本區域，即標誌碼(LABEL)，源／目的識別碼(SDI)，數據區(DATA)，符號狀態位(SSM)，校驗位(PARITY)，ARINC429總線數據信號編碼舉(ju) 例如圖1所示。
2 硬件及接口電路
    接口的實現方式選用Intersil公司的HS3282芯片，它支持ARINC429通信規範和其他串行數據傳(chuan) 輸協議，采用+5 V供電。具有兩(liang) 路接收、一路發送的功能。通道接收器之間也是獨立的並行接收，可以直接連接到ARINC429總線，而不需電平轉換。使用時和HS3182總線驅動器配合，就可以發送數據進行二級差分驅動，產(chan) 生ARINC429總線的電平。HS3282數據總線為(wei) 16位，為(wei) 16位單片機，從(cong) 而避免了8位單片機為(wei) 解決(jue) 係統總線匹配的問題需要采用鎖存器作為(wei) 虛擬總線的煩惱，提高了測控係統的可靠性。
    具體(ti) 設計思路為(wei) ：首先利用一片HS3282和兩(liang) 片HS3182配合使用形成兩(liang) 路接收和兩(liang) 路發送通道。它們(men) 構成了數據收發、串並轉換的主體(ti) 。HS3282主要用來完成接收、發送時所必須具備的串並、並串轉換功能；HS3182用來完成對兩(liang) 路輸出信號的差分驅動，然後設計命令寄存器和狀態寄存器，用以完成對輸入、輸出通道的選擇和對HS3282的控製字的設置。該控製電路單片機無需外擴展電路，將32個(ge) I／O口的P0口和P2口用於(yu) 數據傳(chuan) 輸功能，實現對HS3282的16位數據傳(chuan) 輸功能。把P1口及P3口的P3．3，P3．4作為(wei) 控製信號與(yu) 控製端引腳相連，來控製HS3282數據收發操作。測試數據由預先設置或手工輸入兩(liang) 種方式完成。返回數據顯示到高亮度液晶顯示器上。圖2為(wei) 測控係統硬件係統結構圖。

3 總體(ti) 軟件設計
    雷達導航儀(yi) 智能測控係統以單片機為(wei) 核心，控製測控係統的數據發送、轉換、接收、顯示等功能。本係統中采用的MSP430F449單片機是TI公司的一款超低功耗的混合信號控製器，它具有16位RISC結構，150ns指令周期和簡潔的27條內(nei) 核指令，1．8～3．6 V的低工作電壓，支持
JTAG在線調試。它還集成了豐(feng) 富的外圍模塊，豐(feng) 富的係統資源完全可以滿足雷達導航儀(yi) 的測控要求。
    係統工作可分為(wei) 三種主狀態：準備接收狀態，正在接收狀態和準備發送狀態。整個(ge) 係統軟件的運行圍繞著按鍵控製進行的，軟件的編寫(xie) 也以鍵盤按鍵為(wei) 基礎。圖3(a)為(wei) ARINCA29信號發送流程圖，圖3(b)為(wei) 信號接收流程圖，橢圓框裏寫(xie) 著係統當前的狀態名稱，直線表示當前係統所處的狀態，圓形框表示按鍵，箭頭表示狀態轉移走向。每一條直線都表示一種循環的狀態，在該狀態中，係統一直等待的按鍵按下，如果有，係統立即掃描按鍵，得出鍵值，並與(yu) 直線下方的按鍵進行比較，如有相同的按鍵，馬上執行該按鍵對應的程序。例如在準備接收狀態，如果背光鍵按下，液晶屏背光則從(cong) 亮變為(wei) 滅或從(cong) 滅變為(wei) 亮。頻率鍵按下後，ARINC429總線頻率將在12．5 Kb／s，50 Kb／s和100 Kb／s之間相互轉換。存儲(chu) 鍵按下後，係統將跳到讀寫(xie) 存儲(chu) 器子狀態；確認鍵按下，係統將跳到正在發送主狀態。使用類似的方法，為(wei) 了簡化使用人員的操作步驟，可以在使用時選擇手動或自動模式。自動模式提供兩(liang) 組默認的典型數據進行發送，以測試雷達導航儀(yi) 的通信完好性。當需要進行完備性測試時，可以采用手動模式，這時可以進行任何信號及數值的通信。#p#分頁標題#e#

4 實驗與(yu) 分析
    對此便攜式低功耗雷達導航儀(yi) 智能測控係統的測試內(nei) 容包括：發送數據、接收數據和發送數據間隔等測試。由於(yu) HS3282的兩(liang) 路輸出是差分輸出的，所以隻需要測試其中的一路就可以了。智能測控係統現場波形如圖4所示，發送的數據采用自動模式，控製字為(wei) 奇校驗。通過示波器直接觀察HS3282芯片的輸出信號，輸出電平是3．92 V，滿足TTL的電平要求。而數據之間的時間間隔，即組間數據4位間隔。由單片機的延時程序即可完成。

5 結語
    目前，該測試係統已設計完成，並交付航空某研究所的生產(chan) 維修部門進行雷達導航儀(yi) 的生產(chan) 調試和外場測試使用。實踐證明：係統采用手持方式工作的設計方案正確，能夠為(wei) 導航儀(yi) 提供各類導航檢測信號，提高係統可靠性和便攜性，並且可以嚴(yan) 格保證通信的實時性。能夠很好地完成相關(guan) 導航設備的生產(chan) 測試、外場調試、後期維護等功能，具有高度集成化、智能化、接口標準化的優(you) 點。同時創造了可觀的經濟效益，使雷達導航設備的地麵維修工作躍升到一個(ge) 新水平。