基于LT3182和LC3282的429總線收發(fā)裝置

馬 哲

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所，沈陽(yáng)110032）

基于LT3182和LC3282的429總線收發(fā)裝置

馬 哲

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所，沈陽(yáng)110032）

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶需求的快速響應(yīng)，設(shè)計(jì)了以L89C51RD2為核的系統(tǒng)板。對(duì)于LT3182和LC3282的功能進(jìn)行演示和測(cè)量，并能夠檢測(cè)產(chǎn)品參數(shù)指標(biāo)。實(shí)踐證明，該板能夠演示LT3182和LC3282的各項(xiàng)功能，并能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)分析需求。

LT3182；LC3282；429總線

1 引 言

ARINC429總線在航空系統(tǒng)中被大量采用。LT3182是ARINC429總線接口驅(qū)動(dòng)電路，LC3282是ARINC429總線接口電路，兩款電路可配套使用?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持要求能夠?qū)煽铍娐樊a(chǎn)品的總線收發(fā)功能進(jìn)行充分演示，并且在遇到故障時(shí)，能夠進(jìn)行有效的現(xiàn)場(chǎng)故障分析和定位。

2 總體方案

基于LT3182和LC3282的429總線收發(fā)裝置有如下功能：第一是ARINC429的發(fā)送功能，可以發(fā)送符合ARINC429協(xié)議的數(shù)據(jù)字符；第二是接收功能，能夠接收ARINC429協(xié)議的內(nèi)容；第三是演示功能，就是能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)送和接收對(duì)接，并演示給用戶；第四是參數(shù)測(cè)試功能，能夠通過(guò)一些輔助設(shè)備，完成對(duì)LT3182和LC3282的參數(shù)測(cè)試。

基于上述考慮，設(shè)計(jì)了硬件部分和軟件部分共同實(shí)現(xiàn)總體方案。

3 硬件設(shè)計(jì)

硬件部分的設(shè)計(jì)如圖1所示。L89C51RD2單片機(jī)做為整個(gè)硬件的控制端，同時(shí)具有在系統(tǒng)可編程能力，可以方便實(shí)現(xiàn)硬件程序的在系統(tǒng)更新下載。在系統(tǒng)可編程的程序內(nèi)置于芯片內(nèi)部，使用時(shí)直接通過(guò)端口配置控制微處理器，調(diào)用ISP程序即可實(shí)現(xiàn)，并且可以設(shè)置任意波特率。ISP硬件設(shè)置完成后可直接應(yīng)用FlashMagic軟件下載單片機(jī)程序；CH341一端連接至單片機(jī)的TXD和RXD端口，另一端連接至USB接口，能夠把單片機(jī)的串口信息轉(zhuǎn)換成USB協(xié)議發(fā)送至上位機(jī)；LCD顯示部分，顯示出發(fā)送和接收的各種狀態(tài)，用于系統(tǒng)演示和自測(cè)試功能的顯示。L89C51RD2、CH341和LCD顯示部分共同組成了硬件系統(tǒng)的控制和顯示部分。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)圖

LT3182和LC3282是硬件電路的功能部分和被測(cè)試部分。單片機(jī)可以直接對(duì)LC3282進(jìn)行讀寫(xiě)控制，并通過(guò)LC3282進(jìn)行發(fā)送和接收操作；LT3182連接至LC3282的輸出端，用于將LC3282輸出的429數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成ARINC429要求的電平格式。429總線的輸出端，直接連接至LC3282的輸入端，一旦有符合要求的429信號(hào)輸入，LC3282就能夠自動(dòng)接收，并向單片機(jī)發(fā)送中斷信號(hào)，單片機(jī)進(jìn)入中斷，響應(yīng)LC3282中斷，讀入接收數(shù)據(jù)。

L89C51RD2是八位單片機(jī)，數(shù)據(jù)端口8位。LC3282是16位并行數(shù)據(jù)端口，為了實(shí)現(xiàn)端口的連接關(guān)系，采用模擬時(shí)序方法，由L89C51RD2的P0口和P2口，作為16位數(shù)據(jù)線，由P1口連接LC3282的控制信號(hào)線，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)線和選擇線的功能。

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件部分是編寫(xiě)單片機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)429總線的發(fā)送和接收操作。軟件部分的主程序如圖2所示。

圖2 軟件主程序流程圖

首先是初始化子程序，實(shí)現(xiàn)上電之后的初始化設(shè)置工作。對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的程序區(qū)、LCD顯示寄存器和LC3282控制寄存器進(jìn)行初始化設(shè)置工作。初始化完成后，程序進(jìn)入串口掃描工作區(qū)，串口掃描工作區(qū)接收上位機(jī)通過(guò)USB端口傳來(lái)的命令字符串和數(shù)據(jù)字符串，開(kāi)始進(jìn)行各種對(duì)應(yīng)程序的操作。如果接收到了發(fā)送命令，L89C51RD2會(huì)按照發(fā)送字符串的要求設(shè)置LC3282的發(fā)送設(shè)置，并等待串口發(fā)送數(shù)據(jù)。一旦接收到發(fā)送字符串，單片機(jī)就會(huì)把數(shù)據(jù)先后送至LC3282，并通過(guò)LT3182進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。如果單片機(jī)收到的是接收命令，則會(huì)初始化設(shè)置LC3282的接收狀態(tài)，并從兩個(gè)429通道進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)接收完成后，會(huì)直接傳送給上位機(jī)，并同時(shí)在LCD上顯示。如果接收到的是演示命令，系統(tǒng)將按照演示命令的要求，設(shè)置發(fā)送和接收通道，并持續(xù)不斷的進(jìn)行不同數(shù)據(jù)的收發(fā)。一旦發(fā)現(xiàn)接收錯(cuò)誤，系統(tǒng)將通過(guò)LCD和串口進(jìn)行信息反饋。

5 實(shí)踐

該收發(fā)裝置既能夠作為演示板，為用戶演示LT3182和LC3282的用法，又能夠在實(shí)踐中幫助用戶快速定位應(yīng)用故障，完成技術(shù)支持任務(wù)。

在某次LT3182產(chǎn)品發(fā)生傳輸故障后，利用該收發(fā)裝置進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和分析。故障現(xiàn)象是LT3182未能輸出符合429總線協(xié)議的-5V低壓。這個(gè)現(xiàn)象的出現(xiàn)，不是一裝機(jī)就發(fā)生，而是在裝機(jī)調(diào)試過(guò)程中發(fā)生的。

在故障現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用了該技術(shù)支持開(kāi)發(fā)板。首先使用本收發(fā)裝置同故障整機(jī)板進(jìn)行連接，連接發(fā)現(xiàn)確實(shí)接收不到整機(jī)板發(fā)出的429總線協(xié)議數(shù)據(jù)。接下來(lái)，用該技術(shù)支持開(kāi)發(fā)板對(duì)整機(jī)拆機(jī)的產(chǎn)品進(jìn)行了測(cè)試檢驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)LT3182的發(fā)送端口，Aout端口只能輸出-2V的電平信號(hào)，達(dá)不到-5V電壓。而這個(gè)電壓水平正是影響傳輸?shù)闹饕獑?wèn)題。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，只有Aout端口出現(xiàn)此問(wèn)題，而且這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)，是不固定的。有的裝機(jī)當(dāng)天就出現(xiàn)問(wèn)題，有的是在考核期出現(xiàn)問(wèn)題。

結(jié)合圖3所示的LT3182原理圖，做了如下推測(cè)。假設(shè)LT3182的Aout端口，和-V端相連，那么根據(jù)手冊(cè)里提到的端口保護(hù)理論，兩個(gè)靠背二極管的反向擊穿電壓應(yīng)該是±6.5V，一旦端口電壓超出此范圍，兩個(gè)靠背二極管就有一個(gè)要用反向?qū)▉?lái)泄放電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)端口的保護(hù)。在LT3182的管腳排列中，Aout和-V端口是相鄰的，假設(shè)兩個(gè)端口在調(diào)試中發(fā)生短路，下面的二極管會(huì)承受很大的反向?qū)娏鳎穗娏魅糇銐虼?，就可能使得此二極管發(fā)生損壞，從而造成永久擊穿，擊穿后就會(huì)出現(xiàn)單二極管的特性。一旦出現(xiàn)單二極管，我們就會(huì)從Aout端口的工作中，看到低電壓似乎總是達(dá)不到要求。

根據(jù)上述假設(shè)，利用429總線收發(fā)裝置做了如下實(shí)驗(yàn)。

用LT3182的Bout端口對(duì)-V做了瞬間短路，限制0.1A電流，此時(shí)未發(fā)生損壞現(xiàn)象。

用LT3182的Bout端口對(duì)-V做瞬間短路，限制1A電流時(shí)，發(fā)生了損壞，Bout的輸出負(fù)壓由-5V升至-1.8V。

用LT3182的Aout端輸出，對(duì)＋V（15V）短路，發(fā)現(xiàn)Aout對(duì)地發(fā)生短路，Aout的輸出電壓由5V降至2.0V。至此，分析基本結(jié)束。假設(shè)得到了試驗(yàn)證明。

圖3 LT3182的原理圖

6 結(jié)束語(yǔ)

基于LT3182和LC3282的429總線收發(fā)裝置的應(yīng)用大大加快了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持的速度，能夠節(jié)約大量的調(diào)試分析時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障定位。目前該開(kāi)發(fā)板的功能只集中在針對(duì)硬件故障的分析判斷。未來(lái)可以基于此開(kāi)發(fā)板研制具有更高軟件功能的開(kāi)發(fā)板，以輔助整機(jī)用戶進(jìn)行硬件和軟件的調(diào)試分析。

［1］Condor Engineering.ARINC Protocol Tutorial（1600100-0027）［Z］.Condor Engineering.07 June，2000.

［2］李榕，劉衛(wèi)國(guó)，劉曉劍.航空用ARINC429總線收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2005（9）：970-973.

［3］姜運(yùn)生，喬衛(wèi)華，范秀峰，周宇辰.基于HS3282的ARINC429航空通訊總線設(shè)計(jì)［J］.世界電子元器件，2003（5）：60-64.

429 Bus Sending-and-Receiving Device Based on LT3182 and LC3282

MA Zhe
（The 47th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，Shenyang 110032，China）

A system board with L89C51RD2 is designed for quick response.The board can be used to demonstrate the function of LT3182 and LC3282 and test DC parameter of the device.The test result shows that the board meets the requirements of LT3182 and LC3282.

LT3182；LC3282；429 Bus

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.04.029

TN4

：B

：1002-2279（2014）04-0094-03

馬哲（1981-），男，遼寧沈陽(yáng)人，工程師，主研方向：微電子。

2014-03-11