基于LPC2210的ARINIC429總線測試裝置

ARINIC429航空總路線簡介

ARINIC429總線是上個世紀(jì)80年代商務(wù)飛機(jī)所廣泛使用的一種航空總線。其信息內(nèi)容綜合了200多種航空參數(shù)，主要是為了解決航空設(shè)備中點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)交互。

ARINIC429總線數(shù)據(jù)編碼方式可以劃分為二進(jìn)制位數(shù)據(jù)編碼(BNR)和二到十進(jìn)制8421編碼(BCD)，使用32位的雙極性非遞歸"1""0"組成，其中最高32位為奇偶校驗位，每一幀的尾部加上4位靜寂間隔位，碼速率分為100Kbps和12.5Kbps兩種。一般正常情況下接收端電平為+6V。+5V～+13V被認(rèn)為是邏輯"高"；-6.5V～13V被認(rèn)為是邏輯"低"；-2.5V～+2.5V被認(rèn)為是邏輯"空"，為數(shù)據(jù)無效狀態(tài)。

每一幀ARINIC429數(shù)據(jù)都由五個部分組成，分別為：標(biāo)號(LABEL)、識別符(SDI)、數(shù)據(jù)域(DATA)、符號矩陣狀態(tài)位(SSM)和奇偶校驗位(P)。具體意義為：

標(biāo)號(LABEL)：ARINIC429總線數(shù)據(jù)對每一個航空參數(shù)都規(guī)定了一成不變的標(biāo)號，如真空速度標(biāo)號永遠(yuǎn)是230。

識別符(SDI)：標(biāo)識數(shù)據(jù)來自什么數(shù)據(jù)源，發(fā)往哪個目的設(shè)備。

數(shù)據(jù)域(DATA)：用于具體說明參數(shù)值，使用BCD或BNR編碼填充。

符號矩陣狀態(tài)位(SSM)：說明數(shù)據(jù)屬性和發(fā)送裝置的工作狀態(tài)。

奇偶校驗位(P)：ARINIC429數(shù)據(jù)的奇數(shù)校驗。

硬件設(shè)計說明

如圖1所示為ARINIC429總線接收測試裝置原理框圖，整個設(shè)備設(shè)計了兩路ARINIC429總線收發(fā)通道?？梢酝瑫r發(fā)送2路ARTNIC429信號，中斷接收4路ARINIC429信號。

裝置核心處理器采用了ARM7T內(nèi)核的LPC2210。LPC2210具有開放式外部總線結(jié)構(gòu)和JTAG下載調(diào)試仿真功能，支持ADS1.2開發(fā)環(huán)境仿真下載，這些都極大地方便了用戶對于實際產(chǎn)品的開發(fā)。芯片內(nèi)部集成16K的RAM，144引腳LQPF封裝。外圍3.3V供電，核電壓1.8V。外部還集成了I2C、PWM、UART等接口總線。

如圖2所示，LPC2210使用了11.0592MHz晶振，經(jīng)過內(nèi)部PLL控制寄存器，倍頻成為60MHz以上的時鐘主頻。外部存儲總線上配置了一片4Mb的SRAM(IS61VL25616編址0x80000000-0x8007ffff)和1片16Mb的FLASH(SST39VF160編址0x81000000-0x811fffff)。為了方便調(diào)試，LPC2210的CE0和CE1片選都加了跳針。如圖3所示。調(diào)試時程序代碼映射到片外SRAM中運(yùn)行，產(chǎn)品定型后，將程序固化到片外的FLASH運(yùn)行。系統(tǒng)的總線寬度BOOT[1：0]由跳線控制。

整個ARINIC429發(fā)送環(huán)節(jié)由HS3182和HS3282器件組成一個ARINIC429收發(fā)通道。HS3282是ARINIC429的協(xié)議芯片，HS3182是ARINIC429物理層的驅(qū)動芯片，工作時需要±15 V的差動電壓。LPC2210通過一片可編程邏輯器件EPM3064ATC100-6對處理器的數(shù)據(jù)線、地址線進(jìn)行編址，并訪問外部HS3282芯片。由于LPC2210引腳接口電壓為+3.3V，而可編程邏輯器件等其它外圍器件I／O引腳電壓是+5V，因此每一個引刪串接了一個470 Ω電阻，進(jìn)行電路保護(hù)。EPM3064ATC100-6具體邏輯設(shè)計如圖4描述。

LPC2210片選CE3用作地址的鎖存控制信號，地址通過鎖存器后開始進(jìn)行邏輯譯碼。分別使HS3282的CWSTR(命令字讀寫)、LD1、LD2(發(fā)送使能)等關(guān)鍵控制信號有效，完成對ARINIC429收發(fā)的時序使能操作。LPC2210數(shù)據(jù)總線直接連接HS3282的數(shù)據(jù)線。此外，EPM3064ATC100-6還將外部一個4 MHz的時鐘源分頻成為兩路1MHz的時鐘供HS3282芯片使用。HS3282發(fā)送出 TTL電平的信號驅(qū)動HS3182，將信號電壓抬升至符合ARINIC429總線要求的標(biāo)準(zhǔn)。HS3182工作時需要+15V、-15V電壓。

為了便于同用戶的交互測試，裝置設(shè)計了LCD顯示屏和操縱鍵盤。LPC2210的片選CE2編址控制一塊240×128點(diǎn)陣T6963控制器的單色液晶顯示屏，其接口原理如圖5所示，命令字和數(shù)據(jù)字編址分別為0x82000002、0x82000000。LPC2210操縱T6963控制器進(jìn)行點(diǎn)陣式的圖形顯示。

軟件設(shè)計

本測試裝置的軟件設(shè)計主要流程圖如圖6所示。

整個測試裝置采用直流+28V機(jī)載電源供電，配備+24V備用電源接口，內(nèi)部集成DC-DC電源模塊進(jìn)行變壓，產(chǎn)生+5V、±15V電壓供硬件電路使用，功耗5.2W，滿足國家軍事標(biāo)準(zhǔn)機(jī)載B類設(shè)備的電源特性要求。通過尖峰沖擊、過壓和欠壓浪涌等電源特性的考核，精度滿足多數(shù)外場測試的要求。