航空ARINC429總線分析測試儀的研究與實現(xiàn)

劉燕龍

摘 要：航空總線技術作為航空電子綜合化系統(tǒng)中的一項支撐技術，負責飛機各系統(tǒng)間的資源共享與信息交換，正是由于它在航空電子綜合化系統(tǒng)中占據(jù)極其重要的位置，其可靠性和穩(wěn)定性決定了航空電子系統(tǒng)是否能夠正常運作。航電系統(tǒng)中任何部件存在問題都可能導致全系統(tǒng)的性能下降、運作失常，甚至造成重大事故，因此，對于各種軍用飛機或民用飛機來說，航空電子總線測試對其生成與維護起到了重要作用。在此背景下產(chǎn)生了航空總線測試系統(tǒng)。ARINC429總線數(shù)據(jù)分析測試儀正是為了適應這些要求設計而成，本文就ARINC429數(shù)據(jù)分析測試儀的軟件設計、實現(xiàn)、測試等相關問題進行探討研究。

關鍵詞：航空電子綜合系統(tǒng)；數(shù)據(jù)總線；ARINC429；航電網(wǎng)絡

隨著航空技術、計算機技術、電子信息、控制技術的飛速發(fā)展，飛機系統(tǒng)設計的重點已不再是過去注重設計飛機機身的外形，而轉變?yōu)樵O計飛機內(nèi)部的電子系統(tǒng)。航空電子系統(tǒng)要求各控制模塊間共享信息和并行處理，從而形成綜合控制系統(tǒng)。在飛機各系統(tǒng)上安裝了獨立計算機，滿足子系統(tǒng)實時處理同時，還要進行信息交換，于是出現(xiàn)了以航空總線技術代表的航空電子綜合系統(tǒng)。在航空總線技術發(fā)展歷程中，ARINC429是人們研發(fā)出較早的標準和規(guī)范，由于其簡單實用、設計維護難度低、設計成本低、兼容性好等優(yōu)勢，成為目前應用較好的航空總線。

一、 國內(nèi)外航空數(shù)據(jù)總線技術概述

航空電子系統(tǒng)的“神經(jīng)”和“骨架”就是數(shù)據(jù)總線，它在航空電子系統(tǒng)中占據(jù)極其重要的地位，數(shù)據(jù)總線與航空電子技術是同步發(fā)展的。在航空技術發(fā)展的20世紀萌芽時期，同樣要求信息準確到達指定地點。幾十年發(fā)展以來，無論是數(shù)據(jù)總線的系統(tǒng)結構，還是數(shù)據(jù)總線的性能都發(fā)生了巨大的、深刻的變化，航空電子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)總線的性能要求與日俱增。20世紀50年代前后，一些單功能分散的子系統(tǒng)組成了航空電子系統(tǒng)，模擬計算機只需完成相對簡易的控制功能。六七十年代，聯(lián)合式航空電子系統(tǒng)問世，設計師著手嘗試利用數(shù)字信號線和數(shù)字計算機代替模擬信號系統(tǒng)。隨著“Data bus（數(shù)據(jù)總線）”概念的出現(xiàn)，作為航空電子系統(tǒng)的支撐技術，數(shù)據(jù)總線進入了黃金發(fā)展時期。ARINC429這種單項數(shù)據(jù)總線是最初應用于航空中的總線。1553數(shù)據(jù)總線是我國較早的相關科研技術研究，八十年代初期，作為飛機控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線，1553數(shù)據(jù)開始用于飛機，1773光纖數(shù)據(jù)總線于九十年代進行科研試飛。目前發(fā)展來看，與西方發(fā)達國家相比，我國航空數(shù)據(jù)總線的應用水平仍需進一步提高。

二、 ARINC429總線與總線測試技術

工業(yè)部門在1977年推出ARINC429（數(shù)字是信息傳輸系統(tǒng)）總線標準，它是最早的機載航空電子數(shù)據(jù)傳輸約定的標準之一，又稱為MARK33數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)，各類軍用飛機，如C-17，和民用飛機廣泛使用ARINC429總線。ARINC429是一端發(fā)送，另一端接收的單向傳輸方式，一個發(fā)送器最多能夠接收20個接收器。想要實現(xiàn)設備間的雙向通信則必須通過ARINC429總線。ARINC429定義了文件數(shù)據(jù)、離散數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)三種傳輸協(xié)議。其中，文件數(shù)據(jù)協(xié)議將應有于未來的飛機通信尋址報告和空軍航空導航等系統(tǒng)之中。

目前，例如A320、A310、A300-600、B767、B737、B757等一些先進的民航客機上廣泛使用ARINC429總線，民航客機使用ARINC429總線具有技術簡單、成本較低等一些優(yōu)勢。不同于1553B總線擁有總線控制器，ARINC429總線僅可用于廣播傳輸?shù)膫鞲衅?，一個子系統(tǒng)的錯誤并不會影響到另一個子系統(tǒng)。正是由于ARINC429總線具備這些優(yōu)勢，并且目前仍在使用能夠與ARINC429總線相兼容的航空電子設備，因此ARINC429總線在相當一段時間內(nèi)依舊會被用于民用客機。

三、 ARINC429數(shù)據(jù)分析測試儀的軟件設計、實現(xiàn)與測試

ARINC429數(shù)據(jù)測試分析儀軟件模塊劃分

ARINC429軟件系統(tǒng)分為實時模塊、運行監(jiān)控和資源管理模塊、分析模塊、事后處理模塊以及數(shù)據(jù)庫支持模塊（如圖）。ARINC429軟件系統(tǒng)作為航空電子總線的測試實驗設備，在總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很大，因此要求ARINC429軟件系統(tǒng)具有相當高的實時性。作為運行于后臺、全系統(tǒng)的核心模塊，實時模塊能夠采集數(shù)據(jù)、發(fā)送、記錄并完成自動測試，因此要注意通過多種方案以便最大程度的提高ARINC429軟件系統(tǒng)的實時性。ARINC429航空總線可以傳輸離散數(shù)據(jù)、二進制補碼數(shù)據(jù)、AIM數(shù)據(jù)以及維修數(shù)據(jù)。關鍵是在航空總線測試中如何對這些不同的數(shù)據(jù)進行精準的定義和區(qū)分，以便這些數(shù)據(jù)在傳輸過程和解析過程中相互不沖突。

ARINC429軟件系統(tǒng)有信息顯示、資源管理以及Log信息三個工作區(qū)。ARINC429軟件系統(tǒng)將采集的全部總線數(shù)據(jù)進行解析處理，然后存放于數(shù)據(jù)庫中，因此可以回放、比較、查找、統(tǒng)一工程試驗數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫中抽取所需數(shù)據(jù)即可對其進行分析處理，并導出至Excel之中。（作者單位：中航通飛研究院有限公司）

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