基于ARINC429总线技术的机载航电设备故障检测平台设计

发布时间：2017-07-20 21:10

  本文关键词：基于ARINC429总线技术的机载航电设备故障检测平台设计

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【摘要】：ARINC429,总线全称是Mark 33数字信息传输系统(DigitalInformation Trans fer System,简称DITS),是由美国航空无线电公司(Aeronautical Radio Inc简称ARINC)在1977年制定颁布的机载总线标准。该总线被广泛应用于民用航空领域,有效的简化了飞机中各个设备间的互连,提高了航空系统的数据传输率和可靠性,减轻了互连线缆所占用的有效载荷。自其公布以来,因其优越的性能,很快被世界各国应用于民用航空领域。作为应用最为广泛的航空数据总线之一,其发挥的作用也越来越突出,可见对ARINC429总线的研究仍然具有必要性。目前,国内外大多数民用飞机航电通信系统都采用ARINC429总线进行联网通讯。由于该数据总线是一种被广泛应用于民用飞机上的数据传输格式,所以在大多数现役民用飞机上机载电子设备的维护和排故工作中,经常需要传输各种以ARINC429格式传递的信号。虽然各机载电子设备生产厂家都随机配有各种专用检测仪,但是这些检测仪针对性强,多为专用型设备。所以要想在众多的429总线联网的机载电子设备中快速、准确的锁定故障点查明故障对于检修人员来说并不是一件容易的事情。为了能够让检修人员快速查找出故障点,打破国外产品的技术垄断以及价格偏高的问题,设计一个基于ARINC429总线技术的故障检测平台具有很大的实用价值,将使机载设备的测试过程大大简化,对促进我国航空产业发展具有极其重大的意义。本文研究的目的是研制一个以ARINC429总线为数据接口,以PC主机为操作界面的针对机载设备的故障检测平台系统,用它来完成对机载电子设备的测试、排故及分析。该检测平台设计的核心部分是ARINC429总线检测仪的设计。该检测仪通过与429总线的挂接,可以接收机载电子设备429总线信息,监控总线的工作状态。此外,还可以向总线发送特定的数据,模拟机载设备的某种工作状态,并根据其总线数据进行故障分析。本文在写作之前参阅了大量的国内外关于ARINC429总线的资料,鉴于目前国内外ARINC429总线检测仪测试系统复杂、结构体积大、价格昂贵,在对ARINC429总线协议和相关设计思想进行深入研究的基础上,独立设计了一个基于ARINC429总线技术的机载航电设备故障检测平台的解决方案。系统设计主要包含硬件和软件设计两部分,系统硬件电路由三部分组成分别是：USB总线接口电路、USB-ARINC429总线通信接口电路和ARINC429总线电平转换电路。系统软件部分包括：上位机应用程序、USB驱动程序、USB底层固件程序和下位机FPGA程序设计等四个方面。最后,为了验证设计的正确性,通过自行搭建的硬件平台对系统的基本功能和性能进行了调试及分析,经测试表明该系统性能稳定,具有良好的数据传送能力,符合设计目标且能满足实际应用需求。针对系统存在的不足之处进行了总结,并提出了下一步工作的目标与方向。
【关键词】：ARINC429总线 航电设备 故障检测
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V267
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-14
• 1.1 选题依据和研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 论文主要工作内容12-13
• 1.4 论文结构安排13-14
• 第2章 主要理论与技术研究14-21
• 2.1 ARINC429总线协议标准14-16
• 2.1.1 ARINC429总线特点14
• 2.1.2 ARINC429总线数据字格式14-15
• 2.1.3 ARINC429总线电气特性15-16
• 2.2 USB总线协议标准16-21
• 2.2.1 USB总线特点16-17
• 2.2.2 USB数据传输17-18
• 2.2.3 USB事务处理18-19
• 2.2.4 USB设备开发流程19-21
• 第3章 系统总体设计方案21-26
• 3.1 系统功能分析21
• 3.2 整体方案设计21-23
• 3.3 硬件系统总体架构23-24
• 3.4 软件系统总体架构24-26
• 第4章 系统硬件设计26-42
• 4.1 USB总线接口电路设计26-30
• 4.1.1 USB接口芯片CY7C68013A26-27
• 4.1.2 USB接口模式选择27
• 4.1.3 USB接口电路设计27-30
• 4.2 USB-ARINC429总线通信接口电路设计30-34
• 4.2.1 USB-ARINC429接口电路架构图30
• 4.2.2 Cyclone Ⅱ系列EP2C8Q208C型芯片30-31
• 4.2.3 FPGA逻辑电路设计31-34
• 4.3 ARINC429总线电平转换电路设计34-42
• 4.3.1 HS-3282协议转换芯片35-36
• 4.3.2 HS-3282与HS-3182电路连接36-37
• 4.3.3 FPGA与HS-3282的电平转换电路37-38
• 4.3.4 HS-3282数据接收和发送时序分析38-40
• 4.3.5 电平转换的过程40-42
• 第5章 系统软件设计42-62
• 5.1 基于NI-VISA的USB驱动程序开发42-44
• 5.1.1 USB驱动安装42-44
• 5.1.2 安装结果显示44
• 5.2 基于LabVIEW的上位机应用程序设计44-49
• 5.2.1 LabVIEW测试界面44-45
• 5.2.2 上位机应用程序流程45-46
• 5.2.3 LabVIEW主要程序设计46-48
• 5.2.4 可视化界面功能设计48-49
• 5.3 USB底层固件程序设计49-54
• 5.3.1 固件程序设计框架49-50
• 5.3.2 框架函数程序编写50-51
• 5.3.3 固件程序结构设计51-54
• 5.4 下位机FPGA程序设计54-62
• 5.4.1 USB总线接口通信模块54-57
• 5.4.2 缓冲存储器RAM模块57-58
• 5.4.3 时钟频率产生模块58-60
• 5.4.4 ARINC429总线接口控制模块60-62
• 第6章 系统测试与分析62-65
• 6.1 检测平台自测试62
• 6.2 对接测试62-63
• 6.3 测试结果与结论63-65
• 结论65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-69
• 攻读学位期间取得学术成果69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王六顺,刘文波,党万胜,卞巨伟;基于DSP的ARINC429通信板的研制[J];电子技术应用;2000年12期

2 何苏勤;吴飞;;基于FPGA的ARINC429总线接收发送系统的设计[J];微电子学;2007年02期

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本文编号：569999