剛占博，姚慧婧

航空多總線測(cè)試技術(shù)設(shè)計(jì)研究

剛占博，姚慧婧

（西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710089）

主要圍繞航空多總線測(cè)試技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，研究測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)總線連接方式設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)硬件以及軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將不同總線測(cè)試有效地整合在一起，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際基本原則，旨在為日后研究工作的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

多總線測(cè)試；監(jiān)控系統(tǒng)；軟件設(shè)計(jì)；硬件設(shè)計(jì)

在對(duì)測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)總線連接方式設(shè)計(jì)進(jìn)行研究的過程中，主要對(duì)CAN總線、GJB289A總線、AFDX總線以及HB6096總線連接方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，落實(shí)航空總線實(shí)時(shí)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分發(fā)、解析、顯示以及儲(chǔ)存，使之滿足航空多總線測(cè)試設(shè)計(jì)的要求。

1 測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)總線連接方式設(shè)計(jì)

1.1 CAN總線連接方式

首先，從CAN連接方式設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行分析，這種總線連接方式的優(yōu)勢(shì)較為顯著，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。在對(duì)CAN總線進(jìn)行研究的過程中，可以發(fā)現(xiàn)主要以串行通訊的方式存在，CAN總線系統(tǒng)組成方式相對(duì)復(fù)雜，其中CAN中繼器是重要設(shè)備之一，在實(shí)際設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，與底層通訊測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，這一連接主要是在中繼器節(jié)點(diǎn)下面來完成，此時(shí)密切關(guān)注測(cè)量節(jié)點(diǎn)另一組接口的狀態(tài)，并與遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)保持連接，此時(shí)二者將會(huì)形成臨時(shí)的CAN網(wǎng)絡(luò)，這種臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)較為顯著，充分結(jié)合兩個(gè)子網(wǎng)運(yùn)行情況，借助臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)的形式完成報(bào)文數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。關(guān)注CAN總線信號(hào)以及中繼器的狀態(tài)，當(dāng)前者通過后者時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)還原，監(jiān)測(cè)此時(shí)節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的數(shù)量，呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，為網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展提供了支撐。

1.2 GJB289A總線連接方式

從GJB289A總線連接方式層面進(jìn)行分析，在對(duì)該系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行研究的過程中，可以發(fā)現(xiàn)主要以變壓器耦合的方式為主，關(guān)注各終端的運(yùn)行狀態(tài)，與主總線保持連接，這種連接方式是通過短截線與耦合變壓器來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)主總線以及短截線進(jìn)行分析，前者為整個(gè)總線的主干部分，而后者屬于分支部分，用來完成各終端之間的連接。同時(shí)，在GJB289A總線連接的過程中，為了使系統(tǒng)的抗干擾能力符合設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，要對(duì)主總線以及短截線的材質(zhì)進(jìn)行科學(xué)的選擇，通常采用具備屏蔽功能的雙絞線為主。掌握主總線與短截線的連接方式，其中耦合變壓器屬于二者之間的連接點(diǎn)，為了保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，要將終止器應(yīng)用其中，將其接入到主總線的兩端。

1.3 AFDX總線連接方式

從AFDX總線連接方式角度進(jìn)行分析，充分結(jié)合飛機(jī)中AFDX網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)的過程中，將交換機(jī)應(yīng)用其中，并作為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞暮诵牟糠?，交換機(jī)的作用較為顯著，可以完成設(shè)備之間數(shù)據(jù)的傳輸，與總線保持聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)發(fā)，在此環(huán)節(jié)中需要保證源端機(jī)載設(shè)備與目的端機(jī)載設(shè)備處于正常連接的狀態(tài)，同時(shí)，交換機(jī)在完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)交換機(jī)還可以發(fā)揮數(shù)據(jù)過濾以及調(diào)度功能的優(yōu)勢(shì)，以此防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的問題，保證傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在對(duì)鏈路以及終端進(jìn)行分析時(shí)，前者可以保證寬帶資源的有效配置，而后者則主要作為接入AFDX中的機(jī)載設(shè)備。

在開展測(cè)試的環(huán)節(jié)中，要切實(shí)掌握好測(cè)試的步驟，整合監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，將配置表加載到交換機(jī)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)；為了保證交換機(jī)按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，結(jié)合交換機(jī)的運(yùn)行情況，并對(duì)其設(shè)置pin值，準(zhǔn)確獲取到配置表；隨即，恢復(fù)交換機(jī)的配置，以重啟交換機(jī)的方式進(jìn)行；在接收總線數(shù)據(jù)信號(hào)的過程中，要對(duì)驅(qū)動(dòng)離散信號(hào)進(jìn)行發(fā)送，完成對(duì)總線數(shù)據(jù)的處理，此時(shí)與多總線測(cè)試設(shè)備進(jìn)行連接，通過監(jiān)控端口的方式完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

1.4 HB6096總線連接方式

從HB6096總線連接方式連接方式角度進(jìn)行分析，在對(duì)HB6096總線數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行研究的過程中，可以發(fā)現(xiàn)主要以串行通信為主。

在開展設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，首先需要充分結(jié)合飛機(jī)系統(tǒng)記載設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況，保證不對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響，關(guān)注電連接器運(yùn)行狀態(tài)，做該連接器的延長(zhǎng)線。同時(shí)，了解延長(zhǎng)線的分布情況，按照標(biāo)準(zhǔn)分出兩組線，并與多總線監(jiān)控設(shè)備保持在連接的狀態(tài)。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 GJB289A總線測(cè)試板卡

監(jiān)控桿系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的方面較多，首先，對(duì)GJB289A總線測(cè)試板卡設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，GJB289A總線測(cè)試板卡功能較為強(qiáng)大，可以在運(yùn)行的環(huán)節(jié)中以多路傳輸總線通信接口的形式存在，呈現(xiàn)出智能化以及通用化的特點(diǎn)。GJB289A總線測(cè)試板卡可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)支持不同種類型的總線終端，其中包括總線控制器、遠(yuǎn)程終端以及總線監(jiān)控器等。通過這種連接方式一定程度上給用戶提供了便利，借助仿真功能的優(yōu)勢(shì)在一張板卡上就可以實(shí)現(xiàn)。對(duì)總線監(jiān)控方式進(jìn)行了解，在實(shí)際運(yùn)行的環(huán)節(jié)中主要以總線監(jiān)控器的模式存在，總線監(jiān)控器模式優(yōu)勢(shì)較為顯著，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的監(jiān)視與記錄。GJB289A總線測(cè)試板卡可以顯示存在狀態(tài)錯(cuò)誤信息，并將錯(cuò)誤的信息進(jìn)行過濾處理[1]。

2.2 HB6096總線測(cè)試板卡

從HB6096總線測(cè)試板卡設(shè)計(jì)角度進(jìn)行分析，該總線系統(tǒng)的測(cè)試功能化較為完善，在完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，關(guān)注并行總線以及串行總線的連接狀態(tài)，可以借助HB6096總線端口數(shù)據(jù)接口的形式實(shí)現(xiàn)二者之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。同時(shí)，在設(shè)計(jì)HB6096總線測(cè)試板卡的過程中，還要對(duì)接口芯片進(jìn)行科學(xué)的選擇，主要采用的是HI-3582芯片。在完成HB6096總線上數(shù)據(jù)讀與寫的操作過程中，要充分考慮到HI-3582芯片接口的實(shí)際特點(diǎn)，通過驅(qū)動(dòng)HI-3582來實(shí)現(xiàn)。掌握HI-3582運(yùn)行原理，在實(shí)際操作的過程中，主要是由FPGA來完成。除此之外，接口轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)也較為顯著，在對(duì)測(cè)試板卡內(nèi)部總線與主控計(jì)算機(jī)PCI總線狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)?？梢园l(fā)現(xiàn)二者呈現(xiàn)出相互連接的狀態(tài)，而此時(shí)接口轉(zhuǎn)換器是二者實(shí)現(xiàn)連接的節(jié)點(diǎn)。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件功能設(shè)計(jì)

在監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，要始終堅(jiān)持科學(xué)性的基本原則，密切關(guān)注Windows XP操作系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，該監(jiān)控系統(tǒng)主要包括通用功能、數(shù)據(jù)的采集功能、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)解析功能以及儲(chǔ)存與回放功能。①通用功能。該系統(tǒng)可以支持不同總線協(xié)議，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的過程中，主要是借助多通道數(shù)據(jù)的方式來實(shí)現(xiàn)。②數(shù)據(jù)的采集功能。掌握總線監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)所配置的監(jiān)控方案進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在完成對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行下載與保存的前期階段，則需要將總線上的傳輸數(shù)據(jù)塊進(jìn)行收集，對(duì)指令發(fā)送情況進(jìn)行檢查，以此保證交聯(lián)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。③數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)解析功能。首先需要了解各種類型飛機(jī)接口控制文檔的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，在此環(huán)節(jié)中充分發(fā)揮該系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)解析功能的優(yōu)勢(shì)對(duì)總線上的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并對(duì)其進(jìn)行解析，一定程度上可以減輕操作人員的工作壓力。④存儲(chǔ)與回放功能。借助總線監(jiān)控設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，實(shí)時(shí)獲取各總線數(shù)據(jù)信息，并對(duì)其進(jìn)行保存處理，隨即要求數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，以報(bào)表的形式進(jìn)行，同時(shí)還具備數(shù)據(jù)離線分析的功能。

4 航空多總線測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)分析

4.1 時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式與事件驅(qū)動(dòng)方式

在實(shí)現(xiàn)時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式以及事件驅(qū)動(dòng)方式的過程中，其中前者主要在按照定時(shí)時(shí)序工作的任務(wù)應(yīng)用，而后者主要在突發(fā)事件當(dāng)中被應(yīng)用。以時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式為例，可以是數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，也可以是數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。以事件驅(qū)動(dòng)方式為例，可以是報(bào)警，也可以是應(yīng)急處理等。

4.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分發(fā)

首先完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，以數(shù)據(jù)緩沖區(qū)隊(duì)列的形式分布，主要涉及數(shù)據(jù)解析及顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存盤、報(bào)警以及故障等處理。將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分發(fā)處理，對(duì)分發(fā)的方向進(jìn)行確認(rèn)，要結(jié)合測(cè)試任務(wù)的具體情況，并與對(duì)應(yīng)的現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進(jìn)行對(duì)比，以此完成數(shù)據(jù)的傳輸。針對(duì)于不同通道所采集到的數(shù)據(jù)來說，在分發(fā)的過程中則需要堅(jiān)持差異性的原則，將其分別發(fā)送到不同的緩沖區(qū)內(nèi)。

4.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的解析

總線數(shù)據(jù)解析會(huì)受到字段數(shù)的影響，在實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)解析的過程中，首先需要了解數(shù)據(jù)緩沖區(qū)信息的狀態(tài)，在消息顯示時(shí)需要選擇Label號(hào)，以檢索的形式進(jìn)行顯示信息的篩選。當(dāng)出現(xiàn)顯示的信息時(shí)，會(huì)出現(xiàn)每個(gè)字段的起始位以及結(jié)束位等字段定義，在對(duì)其進(jìn)行解析的過程中，需要結(jié)合航電ICD數(shù)據(jù)庫信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)字段的解析，此時(shí)在顯示系統(tǒng)當(dāng)中將會(huì)顯示實(shí)際的物理量。

5 結(jié)論

航空多總線測(cè)試技術(shù)設(shè)計(jì)方式相對(duì)復(fù)雜，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，切實(shí)掌握監(jiān)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，從多總線監(jiān)控設(shè)備所具備的通用功能、數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)解析功能以及儲(chǔ)存與回放功能等角度進(jìn)行分析，以此實(shí)現(xiàn)不同總線測(cè)試定置的靈活性。

［1］杜沛峰，姜鴻曄，趙宏旭.ARINC825總線模擬仿真與一致性測(cè)試方法研究［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2019，36（12）：48-51，61.

［2］王璇.基于TMS320F2812的ARINC429總線通信軟件設(shè)計(jì)［J］.電腦編程技巧與維護(hù)，2019（11）：161-162，165.

2095－6835（2021）06－0126－02

V243

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.050

剛占博（1989—），男，遼寧遼陽人，本科，工程師，研究方向?yàn)榫C合航電火控系統(tǒng)。姚慧婧（1989—），女，江蘇蘇州人，本科，工程師，研究方向?yàn)榫C合航電火控系統(tǒng)。

〔編輯：丁琳〕