基于CAN的波音787航電設(shè)備及飛行控制臺(tái)面板檢測(cè)

Korry Electronics利用虛擬儀器的強(qiáng)大功能設(shè)計(jì)出波音787 Dreamliner飛機(jī)上使用的控制面板

"我們使用LabVIEW可以快速地開(kāi)發(fā)新的測(cè)試軟件，而且可以對(duì)CAN總線數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)限制的控制。PXI-CAN卡非常容易配置，而且有著高度的操作可靠性。"- Allen Cutler, Korry Electronics

挑戰(zhàn):

開(kāi)發(fā)CAN總線測(cè)試系統(tǒng)，與智能化航空電子設(shè)備的控制面板進(jìn)行交互、顯示開(kāi)關(guān)狀態(tài)、控制面板的點(diǎn)亮功能，同時(shí)報(bào)告面板的狀態(tài)數(shù)據(jù)，如部件編號(hào)和序列號(hào)等。

解決方案:

使用NI公司的LabVIEW進(jìn)行快速開(kāi)發(fā)，NI PXI-CAN板卡配以即時(shí)可用的NI LabVIEW 驅(qū)動(dòng)庫(kù)，同時(shí)使用NI TestStand對(duì)生產(chǎn)測(cè)試步驟進(jìn)行管理并且進(jìn)行自動(dòng)報(bào)表生成。

我們Korry Electronics 公司需要一個(gè)解決方案，來(lái)測(cè)試用在新型波音787飛機(jī)飛行控制臺(tái)上的一系列控制面板。我們需要滿足該項(xiàng)目苛刻的時(shí)間表——只有16 個(gè)月，比以前任何波音飛機(jī)的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目都要短。787系統(tǒng)的核心采用了開(kāi)放式構(gòu)架，因此將比現(xiàn)有的飛機(jī)更為簡(jiǎn)單而且可以提供改進(jìn)的功能。其中一個(gè)實(shí)例就是狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，飛機(jī)將進(jìn)行自我監(jiān)測(cè)，并且將維護(hù)需求報(bào)告給地面的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

在航空工業(yè)中，控制面板供應(yīng)商們正在尋求ARINC-429 總線的低成本替代品，而且由于高速總線帶寬和數(shù)據(jù)有效載荷的需求，他們逐漸轉(zhuǎn)向了基于CAN 總線的解決方案。我們需要在每個(gè)待測(cè)設(shè)備上與多條CAN 總線進(jìn)行通信并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，來(lái)獲取正確的CAN數(shù)據(jù)，并且發(fā)送控制數(shù)據(jù)，調(diào)整點(diǎn)亮及設(shè)定其它的面板功能。我們選擇了NI 公司的LabVIEW，它與NI PXI-CAN 板卡及方便易用的NI LabVIEW 驅(qū)動(dòng)庫(kù)兼容，可以按照項(xiàng)目要求進(jìn)行快速開(kāi)發(fā)。

控制面板發(fā)送離散的數(shù)字開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)和表示每個(gè)開(kāi)關(guān)的位置的獨(dú)特的數(shù)據(jù)字。對(duì)于包含旋轉(zhuǎn)式電位器和編碼器的控制面板，數(shù)據(jù)值將根據(jù)旋轉(zhuǎn)的方向而增加或減少。CAN數(shù)據(jù)字設(shè)定所有控制面板的點(diǎn)亮級(jí)別并使用開(kāi)關(guān)命令來(lái)設(shè)定控制面板指示器。在生產(chǎn)測(cè)試中，我們每次測(cè)試一個(gè)控制面板。在質(zhì)量測(cè)試時(shí)，我們對(duì)NI PXI 測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行配置，使其可以通過(guò)CAN總線同時(shí)對(duì)多個(gè)控制面板進(jìn)行測(cè)試。

硬件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

測(cè)試系統(tǒng)硬件包含兩個(gè)NI PXI-8461/2 CAN 接口，它們和多個(gè)繼電器板、電源以及數(shù)字萬(wàn)用表卡被安裝在一個(gè)PXI機(jī)箱中。系統(tǒng)可以同時(shí)監(jiān)測(cè)4 個(gè)獨(dú)立的CAN 總線和全部的離散I/O 及直流電源。每個(gè)控制面板將發(fā)送特殊的CAN總線ID，供LabVIEW程序使用。這樣，測(cè)試系統(tǒng)就可以對(duì)使用在飛機(jī)上的CAN 總線數(shù)據(jù)集線器進(jìn)行模擬了。

測(cè)試軟件全部使用LabVIEW 編寫，在自定義的子程序中集成了NI-CAN 驅(qū)動(dòng)，用于對(duì)特定CAN 地址上的CAN 端口進(jìn)行初始化，并進(jìn)行CAN總線數(shù)據(jù)幀的讀取。我們還創(chuàng)建了子程序用于將接收到的數(shù)據(jù)與預(yù)期的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行比較。對(duì)于每個(gè)CAN 總線會(huì)話而言，首先打開(kāi)并設(shè)定CAN和對(duì)象網(wǎng)絡(luò)接口，然后是CAN讀取操作，最后關(guān)閉會(huì)話。對(duì)于點(diǎn)亮功能而言，指定的CAN 數(shù)據(jù)被發(fā)送到控制面板。我們還編寫了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)位置的程序，同時(shí)對(duì)每個(gè)面板的CAN數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦檢測(cè)到變化，將向日志文件寫入時(shí)間戳數(shù)據(jù)。

在生產(chǎn)測(cè)試中，我們使用NI TestStand 來(lái)控制測(cè)試序列和生成測(cè)試結(jié)果報(bào)告。第一步是提示操作者設(shè)定每個(gè)開(kāi)關(guān)、旋轉(zhuǎn)式電位器和編碼器到指定的位置。測(cè)試軟件面板上會(huì)圖形化地顯示待測(cè)單元上每個(gè)開(kāi)關(guān)的位置。第二步是創(chuàng)建HTML日志文件來(lái)記錄測(cè)試中的誤差數(shù)據(jù)。在一個(gè)場(chǎng)景中，控制面板上所有的指示器全部點(diǎn)亮，使得操作者可以視覺(jué)化地檢查指示器是否正確地點(diǎn)亮。我們創(chuàng)建了發(fā)送CAN消息的子程序用于控制面板的點(diǎn)亮，可以使用LabVIEW 刻度盤，發(fā)送CAN 數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)時(shí)地控制亮度級(jí)別，從無(wú)亮度到全亮度級(jí)別。在另一個(gè)場(chǎng)景中，操作者點(diǎn)擊測(cè)試軟件面板，通過(guò)發(fā)送CAN消息到控制面板，來(lái)單獨(dú)命令每個(gè)指示器進(jìn)行點(diǎn)亮。

結(jié)論與展望

我們利用NI 公司的軟硬件，成功地開(kāi)發(fā)出了在波音787 飛機(jī)上使用的一系列復(fù)雜的基于CAN總線的控制面板。我們使用LabVIEW可以快速地開(kāi)發(fā)新的測(cè)試軟件，而且可以對(duì)CAN 總線數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)限制的控制。PXI-CAN卡非常容易配置，而且有著高度的操作可靠性。我們將在未來(lái)的幾年里，使用NI 公司的測(cè)試硬件和軟件開(kāi)發(fā)測(cè)試儀器用于那些需要高效快速完成開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目。