航電ARINC429總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

衛(wèi)保國(guó)，蔡 偉， 郝志浪，杜朝陽(yáng)

（1.西北工業(yè)大學(xué) 電子信息學(xué)院，陜西 西安 710129；2.中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院 陜西 西安 710089）

航電ARINC429總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

衛(wèi)保國(guó)1，蔡 偉1， 郝志浪1，杜朝陽(yáng)2

（1.西北工業(yè)大學(xué) 電子信息學(xué)院，陜西 西安 710129；2.中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院 陜西 西安 710089）

針對(duì)某型號(hào)飛機(jī)航電系統(tǒng)與總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信故障的監(jiān)測(cè)需求，我們?cè)O(shè)計(jì)了ARINC429總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)備為一臺(tái)便攜工控機(jī)，通過(guò)ARINC429信號(hào)接收板卡實(shí)時(shí)、高效地對(duì)總線(xiàn)信息進(jìn)行接收、分析和顯示。依照航電總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)ICD（接口控制文件）庫(kù)進(jìn)行解析，能夠準(zhǔn)確、快速的定位故障，避免了設(shè)備的無(wú)故障拆裝，提高了維護(hù)效率。實(shí)驗(yàn)表明，該總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)穩(wěn)定可靠，能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。

航電系統(tǒng)；ARINC429總線(xiàn)；總線(xiàn)監(jiān)測(cè)； ICD

伴隨著國(guó)內(nèi)外航空工業(yè)的快速發(fā)展，航空電子技術(shù)也變得越來(lái)越數(shù)字化和綜合化，ARINC429總線(xiàn)因其優(yōu)秀的性能在航電系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用， 其在許多航空設(shè)備中廣泛應(yīng)用的同時(shí)，也在許多航空機(jī)載設(shè)備的維修中出現(xiàn)了大量對(duì)ARINC429總線(xiàn)信號(hào)監(jiān)測(cè)的需求，這使得航電ARINC429總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)變的十分重要。

1 ARINC429總線(xiàn)簡(jiǎn)介

ARINC429總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的全稱(chēng)是數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)，是由美國(guó)航空電子工程委員會(huì)(Airlines Engineering Committee)提出并頒布的機(jī)載電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸約定的一種標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定航空運(yùn)輸工業(yè)航空電子系統(tǒng)生產(chǎn)部門(mén)對(duì)部件、通用設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)規(guī)范的要求，保證在航線(xiàn)上使用滿(mǎn)意和有必要的互換性，使那些影響設(shè)備互換性的物理和電氣特性達(dá)到最大程度的標(biāo)準(zhǔn)化，完善系統(tǒng)要求以求達(dá)到地面和機(jī)載設(shè)備的兼容性，分配和規(guī)定頻率以滿(mǎn)足需要、進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)機(jī)載通信和電子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作和交換技術(shù)數(shù)據(jù)等[1]。

ARINC429總線(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)。最大的優(yōu)勢(shì)在于可靠性高。ARINC429廣泛應(yīng)用在先進(jìn)的民航客機(jī)中，如B-737、B757、B-767，俄制軍用飛機(jī)也選用了類(lèi)似的技術(shù)。我國(guó)與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是HB6096-SZ-01。

協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了ARINC429總線(xiàn)不僅可以完成數(shù)據(jù)信息的多路傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源信息的共享，而且還能減輕系統(tǒng)的重量并保證所有連接到總線(xiàn)上的分系統(tǒng)能使用一致的數(shù)據(jù)庫(kù)，最大限度的實(shí)現(xiàn)了資源的交互性。

ARINC429總線(xiàn)采用雙絞屏蔽線(xiàn)，串行方式單向傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息。連接到每一個(gè)總線(xiàn)上的接收器不可超過(guò)20臺(tái)，ARINC429的發(fā)送速度有高速發(fā)送（100千位/秒）和低速發(fā)送（12-14.5千位/秒）兩種。在同一總線(xiàn)上兩種速度不可混用。

ARINC429 數(shù)據(jù)字以雙極性回零脈沖形式發(fā)送，ARINC429數(shù)據(jù)總線(xiàn)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字使用BNR碼和BCD碼兩種類(lèi)型，這兩種類(lèi)型的數(shù)據(jù)字結(jié)構(gòu)相似，字格式[2]的位定義如表1所示。

2 系統(tǒng)需求

由于ARINC429總線(xiàn)在當(dāng)代的運(yùn)輸機(jī)和相當(dāng)數(shù)量的民航客機(jī)（如A310、A300、B-757、B-767等）以及軍用飛機(jī)中的廣泛應(yīng)用，某些終端或者總線(xiàn)通信出現(xiàn)故障在所難免，因此，在許多航空機(jī)載設(shè)備的監(jiān)測(cè)維修中出現(xiàn)了大量對(duì)ARINC429信號(hào)的檢測(cè)需求。

表1 ARINC429數(shù)據(jù)字格式Tab.1 The word format of ARINC429 data

為滿(mǎn)足當(dāng)代某些機(jī)載設(shè)備ARINC429信號(hào)的測(cè)試需求，總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能夠滿(mǎn)足如下要求：

1）對(duì)計(jì)算機(jī)通道的所有ARINC429總線(xiàn)信號(hào)等進(jìn)行接收、實(shí)時(shí)記錄和數(shù)據(jù)回放。

2） 通過(guò)直觀的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，對(duì)各種信號(hào)具有從原碼到物理意義的解析功能。

3）能快速有效的進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)、操作記錄、故障定位和狀態(tài)監(jiān)視。

4）總體設(shè)計(jì)方案應(yīng)具有智能化、模塊化的特點(diǎn)。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理

本系統(tǒng)是基于ARINC429總線(xiàn)的ICD監(jiān)測(cè)軟件，系統(tǒng)邏輯位置如圖1所示，其原理相當(dāng)于航電系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，是總線(xiàn)上的一個(gè)接收器，它監(jiān)測(cè)的是總線(xiàn)上的通訊狀態(tài)、信息及過(guò)程。

圖1 ARINC429總線(xiàn)測(cè)試節(jié)點(diǎn)邏輯位置圖Fig. 1 Logical location map of the ARINC429 bus test node

系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的主要過(guò)程為，總線(xiàn)板卡接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)與總線(xiàn)ICD數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)查找出其對(duì)應(yīng)關(guān)系與邏輯，解析出相應(yīng)信號(hào)的狀態(tài)，并將信號(hào)信息及狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行顯示。

系統(tǒng)的這種設(shè)計(jì)方式具有實(shí)時(shí)性好、可靠性高、測(cè)試工作量小等優(yōu)點(diǎn)。

4 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)的硬件為一臺(tái)便攜式工控機(jī)和西門(mén)子公司生產(chǎn)的具有8路接收通道和8路發(fā)送通道的ARINC429板卡，每個(gè)通道均支持接收發(fā)送自定義，信號(hào)傳輸速率為12.5～100 kbps編程可調(diào)；4K*8雙端口RAM作為數(shù)據(jù)收發(fā)緩存：支持奇偶校驗(yàn)和可編程硬件觸發(fā)，終端可選擇模式；發(fā)送通道支持單個(gè)發(fā)送、單次發(fā)送和循環(huán)發(fā)送3種模式。

本文研究的重點(diǎn)是軟件部分，同時(shí)也是本系統(tǒng)的核心。通過(guò)實(shí)現(xiàn)ICD數(shù)據(jù)庫(kù)管理部分、總線(xiàn)監(jiān)測(cè)部分（數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、解析、分析并存儲(chǔ)等模塊）來(lái)完成，功能模塊關(guān)系如圖2所示，各個(gè)部分和模塊有機(jī)的結(jié)合到一起，并用簡(jiǎn)潔的界面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作。系統(tǒng)在WindowsXP環(huán)境下，用VC++開(kāi)發(fā)。設(shè)計(jì)主要為ARINC429總線(xiàn)信號(hào)的接收、處理以及顯示，即信號(hào)的監(jiān)測(cè)[3]。

圖2 功能模塊關(guān)系Fig. 2 Relationship between functional modules

5 系統(tǒng)功能

基于虛擬儀器的ARINC429總線(xiàn)信號(hào)測(cè)試方案，信息從總線(xiàn)的發(fā)送口發(fā)出，各接收口根據(jù)傳輸協(xié)議和端口配置接收相應(yīng)的消息。硬件部分實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入與輸出，軟件部分實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的處理和顯示，該總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為航空電子系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，能夠?qū)偩€(xiàn)的通訊狀態(tài)及通訊過(guò)程、指定分系統(tǒng)傳輸?shù)娜我鈹?shù)據(jù)塊和數(shù)據(jù)字進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 并能夠記錄數(shù)據(jù)?？筛鶕?jù)要求對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)處理， 輸出測(cè)試結(jié)果。

5.1 總線(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

總線(xiàn)監(jiān)測(cè)器作為第三方設(shè)備，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)發(fā)送端和接收端的數(shù)據(jù)通信，它的連接和接收端基本一致，只要遵守相應(yīng)的傳輸協(xié)議即可完成數(shù)據(jù)通信。本監(jiān)測(cè)軟件主要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)有：發(fā)送端和接收端通信的32位數(shù)據(jù)信息、時(shí)間標(biāo)簽、控制字、狀態(tài)字和傳輸消息的個(gè)數(shù)等。

5.2 總線(xiàn)數(shù)據(jù)的解析

總線(xiàn)監(jiān)測(cè)器中ICD數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊和總線(xiàn)監(jiān)測(cè)模塊是獨(dú)立的，通過(guò)XML文件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。兩個(gè)模塊之間是同步的。因此，我們對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析或者存儲(chǔ)都是嚴(yán)格按照ICD的定義來(lái)實(shí)現(xiàn)的，信號(hào)的邏輯值所代表的物理量可以通過(guò)ICD來(lái)獲得。

5.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析可以有兩種模式：實(shí)時(shí)模式和事后模式。實(shí)時(shí)模式就是通過(guò)分析ICD解析出來(lái)的數(shù)據(jù)確定總線(xiàn)通信的故障，事后分析就是接收總線(xiàn)上某個(gè)端口的數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)記錄模塊存儲(chǔ)，人為進(jìn)行比對(duì)。

5.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

系統(tǒng)允許根據(jù)采集數(shù)據(jù)的時(shí)間、端口號(hào)、數(shù)據(jù)塊名稱(chēng)、錯(cuò)誤信息等條件篩選部分?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到指定文件。本設(shè)計(jì)存儲(chǔ)了總線(xiàn)上全部數(shù)據(jù)，文件存儲(chǔ)到Excel表中。

5.5 ARINC429 ICD數(shù)據(jù)庫(kù)管理

接口控制文檔ICD[4](Interface Control Document)是規(guī)定航空電子系統(tǒng)各分系統(tǒng)、設(shè)備之間或與其他系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備之間具體接口關(guān)系的設(shè)計(jì)文件，它與底層總線(xiàn)板卡相隔離。

為保障飛機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)機(jī)電綜合管理子系統(tǒng)能順利綜合且正常工作，便于管理與查閱，目前對(duì)接口控制文檔龐大的數(shù)據(jù)管理一般都采用數(shù)據(jù)庫(kù)管理的形式，所有總線(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的定義都按統(tǒng)一的規(guī)則存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)描述表中，包括系統(tǒng)的控制邏輯、物理量的意義、比例關(guān)系、物理量的單位、有無(wú)符號(hào)位、編碼形式、故障代碼等各種相關(guān)信息。

ICD數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)航空總線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的核心，通過(guò)ICD庫(kù)的重新配置或設(shè)計(jì)就可以用于新的航空總線(xiàn)測(cè)試?；贗CD的航空總線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)有效地克服了專(zhuān)用系統(tǒng)的缺點(diǎn)，已經(jīng)成為數(shù)據(jù)總線(xiàn)測(cè)試的發(fā)展方向。

當(dāng)總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作時(shí)，要測(cè)試的參數(shù)通過(guò)總線(xiàn)板卡與ICD數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)查找出其對(duì)應(yīng)關(guān)系與邏輯，進(jìn)而對(duì)總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄分析。在本系統(tǒng)中ICD數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯位置如圖3所示。

圖3 ICD庫(kù)邏輯位置圖Fig. 3 Logical location map of ICD database

6 ARINC429總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

軟件部分是本系統(tǒng)研究的核心和重點(diǎn)，通過(guò)各個(gè)部分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

圖4 ICD管理軟件Fig. 4 ICD management software interface

6.1 ICD數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件實(shí)現(xiàn)

本管理軟件為了同時(shí)滿(mǎn)足其他總線(xiàn)類(lèi)型，所以對(duì)其他類(lèi)型進(jìn)行了兼容，通用ICD管理軟件在設(shè)計(jì)過(guò)程中遵循的思想主要滿(mǎn)足以下需求：準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、通用性、實(shí)用性和可移植性。

6.1.1 設(shè)計(jì)思想

ICD管理一般都采用數(shù)據(jù)庫(kù)管理形式，本設(shè)計(jì)也是如此[5]?？紤]到ICD定義內(nèi)的信號(hào)和數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜性和相關(guān)性，通用ICD管理軟件采用關(guān)系模型組織數(shù)據(jù)，各層次模型的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系是父與子的關(guān)系，其它模塊訪(fǎng)問(wèn)該數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，先訪(fǎng)問(wèn)根節(jié)點(diǎn)，再通過(guò)遞歸關(guān)系一層一層的訪(fǎng)問(wèn)具體的數(shù)據(jù)。

ICD數(shù)據(jù)庫(kù)將接口控制文檔抽象出許多描述表，用這些描述表定義接口控制文檔的內(nèi)容，表中內(nèi)容按照數(shù)據(jù)類(lèi)型形成數(shù)據(jù)記錄，然后通過(guò)自頂向下的層次劃分方法，將一個(gè)龐大的ICD切分成邏輯上互相關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)上互相獨(dú)立的數(shù)據(jù)描述體系，用這種描述方法定義ICD的內(nèi)容，對(duì)于后期的訪(fǎng)問(wèn)和維護(hù)提供了極大的便捷。本設(shè)計(jì)中采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：CMessageBase（報(bào)文類(lèi)型 )-＞ CBlockBase（數(shù)據(jù)塊類(lèi)型）-＞CSignalBase（具體信號(hào)）。ICD管理軟件如圖4所示。

6.1.2 ICD接口訪(fǎng)問(wèn)基本步驟

對(duì)ICD管理軟件的訪(fǎng)問(wèn)沒(méi)有嚴(yán)格意義上的規(guī)定，可以通過(guò)某些特殊標(biāo)志性的定義進(jìn)行查詢(xún)，只要不違背總線(xiàn)接口定義和ICD的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即可。本系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)ICD接口基本步驟描述如圖5所示：

6.2 監(jiān)測(cè)部分軟件實(shí)現(xiàn)

本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要監(jiān)測(cè)ARINC429總線(xiàn)上傳輸?shù)乃行畔?，主要的?shù)據(jù)有：發(fā)送端和接收端通信的32位數(shù)據(jù)信息、時(shí)間標(biāo)簽、控制字、狀態(tài)字和傳輸消息的個(gè)數(shù)等[6-7]。

對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)主要有：板卡初始化，啟動(dòng)線(xiàn)程實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)，解析數(shù)據(jù)對(duì)每一數(shù)據(jù)塊進(jìn)行分析，最后存儲(chǔ)。監(jiān)測(cè)部分的軟件實(shí)現(xiàn)流程如圖6所示，具體實(shí)現(xiàn)如下：

圖5 ICD接口訪(fǎng)問(wèn)步驟Fig. 5 ICD interface to access steps

6.2.1 初始化模塊實(shí)現(xiàn)

圖6 軟件流程圖Fig. 6 Flow chart of Software

首先，初始化板卡：打開(kāi)板卡號(hào)device_number，創(chuàng)建Queue_length和Bsm_length，導(dǎo)入固件（FROM_FLASH），其次，設(shè)置觸發(fā)深度和通道，其中通道為2，觸發(fā)深度為256，然后設(shè)置配置字、設(shè)置接收命令字。

6.2.2 監(jiān)測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)

本軟件在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要監(jiān)測(cè)ARINC429總線(xiàn)上傳輸?shù)乃行畔?，同時(shí)也需要解析兩個(gè)不同Label號(hào)（信息標(biāo)識(shí)符）的信息，所用數(shù)據(jù)占同一個(gè)緩沖區(qū)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中為了避免同一時(shí)刻訪(fǎng)問(wèn)同一緩沖區(qū)，造成訪(fǎng)問(wèn)沖突，我們采取了多線(xiàn)程編程。

首先，創(chuàng)建3個(gè)數(shù)據(jù)接收線(xiàn)程，在本設(shè)計(jì)中，監(jiān)測(cè)模塊的優(yōu)先級(jí)最高，兩個(gè)解析模塊的優(yōu)先級(jí)處于同一級(jí)別，通過(guò)時(shí)標(biāo)循環(huán)控制訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限。為避免多線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)同一資源，采取了互斥對(duì)象，它不僅可以在同一應(yīng)用程序的線(xiàn)程間實(shí)現(xiàn)同步，還可以在不同的進(jìn)程間實(shí)現(xiàn)同步，從而實(shí)現(xiàn)資源的安全共享。

其次，當(dāng)執(zhí)行某一個(gè)線(xiàn)程時(shí)，其它線(xiàn)程采用SuspendThread()函數(shù)，用來(lái)懸掛線(xiàn)程，暫停線(xiàn)程的執(zhí)行，以便不影響當(dāng)前執(zhí)行的線(xiàn)程的數(shù)據(jù)通信。

最后，結(jié)束線(xiàn)程，及時(shí)的釋放申請(qǐng)的資源和內(nèi)存。

6.2.3 數(shù)據(jù)解析模塊實(shí)現(xiàn)

解析模塊是本軟件設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，其主要完成ARINC429總線(xiàn)監(jiān)測(cè)信息的事后分析。該模塊將監(jiān)測(cè)消息數(shù)據(jù)進(jìn)行翻譯，分析其物理量和各種信號(hào)的定義，用來(lái)判斷發(fā)送端與接收端之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。我們主要解析的是某型號(hào)飛機(jī)的機(jī)電管理信息和飛行參數(shù)信息，下面以機(jī)電管理信息的解析為例，具體實(shí)現(xiàn)步驟如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)解析步驟Fig. 7 Data analysis procedure

首先，因?yàn)锳RINC429總線(xiàn)的標(biāo)識(shí)符是先傳最高位，后傳最低位，所以我們首先應(yīng)該根據(jù)ARINC429數(shù)據(jù)字格式，將總線(xiàn)中傳輸?shù)腖abel號(hào)順序轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)，為了滿(mǎn)足系統(tǒng)需求中對(duì)總線(xiàn)上所有的ARINC429信號(hào)進(jìn)行接收，我們需要將所有可能Label號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。此處我們將所有的Label號(hào)（0～255）進(jìn)行反轉(zhuǎn)。

其次，根據(jù)Label號(hào)、設(shè)備號(hào)、通道號(hào)接收相應(yīng)數(shù)據(jù)，接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在receive_buffer[]中。并根據(jù)數(shù)據(jù)字的Label號(hào)，選擇數(shù)據(jù)塊相應(yīng)的解析方式。

再次，通過(guò)與ICD庫(kù)中的信息交互解析出信號(hào)狀態(tài)，具體的解析方式在6.1.2 ICD接口訪(fǎng)問(wèn)基本步驟中已經(jīng)做了具體的介紹，此處不做重復(fù)。

最后，將解析結(jié)果顯示在相應(yīng)的界面上。本界面中只將ICD定義中認(rèn)為是故障的數(shù)據(jù)狀態(tài)顯示了出來(lái)。數(shù)據(jù)解析界面如圖8所示。

圖8 數(shù)據(jù)解析界面Fig. 8 Data analysis interface

6.2.4 數(shù)據(jù)分析模塊實(shí)現(xiàn)

本模塊主要完成ARINC429總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)信息的顯示，包括消息的序列號(hào)、消息傳輸?shù)臅r(shí)間、數(shù)據(jù)的端口號(hào)（Label號(hào)）、所屬數(shù)據(jù)塊名稱(chēng)及具體信號(hào)等。通過(guò)該模塊的直觀顯示，可以判斷出需要解析的數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)的差異，從而可以判斷出總線(xiàn)的通信故障。本模塊實(shí)現(xiàn)界面如圖9所示。

6.2.5 數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)采集數(shù)據(jù)的時(shí)間、端口號(hào)、數(shù)據(jù)塊名稱(chēng)、錯(cuò)誤信息等條件篩選部分?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到格式為Excel的指定文件，圖9界面右下端的“導(dǎo)出”按鈕就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存。導(dǎo)出界面如圖10所示。

圖9 數(shù)據(jù)塊分析界面Fig. 9 Analysis of the data block interface

圖10 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)界面Fig. 10 Data storage interface

6.2.6 測(cè)試實(shí)例

1）數(shù)據(jù)接收，假設(shè)接收到的原始數(shù)據(jù)字為0xA00141F2，根據(jù)ARINC429總線(xiàn)的傳輸協(xié)議（標(biāo)識(shí)符先傳最高位，后傳最低位）可知，那么該數(shù)據(jù)字0xA00141F2低八位F2反轉(zhuǎn)后就是標(biāo)識(shí)符(Label號(hào))，即為4F。

2）數(shù)據(jù)字判斷，該數(shù)據(jù)字0xA00141F2的Label號(hào)與報(bào)文“機(jī)電管理提示級(jí)告警信號(hào)2”Label號(hào)相同，所以此數(shù)據(jù)字將參照照ICD數(shù)據(jù)管理庫(kù)中對(duì)“機(jī)電管理提示級(jí)告警信號(hào)2”的數(shù)據(jù)字定義進(jìn)行解析。

3）獲取特定報(bào)文，先按照?qǐng)?bào)文名稱(chēng)“機(jī)電管理提示級(jí)告警信號(hào)2”獲取該報(bào)文的數(shù)據(jù)字格式，如圖4中所示。

4）獲取信號(hào)值，按照?qǐng)?bào)文的數(shù)據(jù)字格式和報(bào)文中信號(hào)名字如“PTU1-2工作”獲取此信號(hào)的值為1。

5）獲取信號(hào)狀態(tài)，按照信號(hào)名字“PTU1-2工作”的值1對(duì)比ICD數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)值得定義(圖4中所示)，獲取信號(hào)的狀態(tài)，此處對(duì)應(yīng)為“是”。那么此信號(hào)的解析結(jié)果就為PTU1-2工作。其他信號(hào)亦是如此。

6）顯示結(jié)果，數(shù)據(jù)字0xA00141F2經(jīng)過(guò)解析后，解析結(jié)果在數(shù)據(jù)解析界面中的顯示為：信號(hào)/狀態(tài)矩陣：1，奇/偶校驗(yàn)位：1，PTU1-2工作，RAT開(kāi)鎖。

數(shù)據(jù)字0xA00141F2的解析結(jié)果在數(shù)據(jù)分析界面中的顯示為：1:0 1:1 1:0 1:0 0:1 0:1 1:1 0:1 目的/源接收標(biāo)識(shí):1 PTU1-2工作:1 PTU2-1工作:0 RAT開(kāi)鎖:1 信號(hào)/狀態(tài)矩陣:1奇/偶校驗(yàn)位:1。

7 結(jié) 論

文中主要介紹了基于ARINC429總線(xiàn)的ICD監(jiān)測(cè)軟件的實(shí)現(xiàn)方法及實(shí)現(xiàn)步驟。首先介紹了系統(tǒng)需求及原理，其次闡述了該軟件系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)，再次給出了該軟件的設(shè)計(jì)流程和軟件運(yùn)行步驟，最后詳細(xì)闡述了各個(gè)軟件功能模塊的設(shè)計(jì)方法。本系統(tǒng)在VS2008環(huán)境下設(shè)計(jì)，在針對(duì)某型號(hào)飛機(jī)研發(fā)的總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，完成了對(duì)429總線(xiàn)信號(hào)的監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)驗(yàn)表明，該監(jiān)測(cè)器性能穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)便，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)需求，可應(yīng)用于飛機(jī)航電系統(tǒng)調(diào)試研究和維護(hù)開(kāi)發(fā)，通過(guò)對(duì)ICD數(shù)據(jù)庫(kù)升級(jí)或更新，也可應(yīng)用于其他型號(hào)總線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

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Design and implementation of avionics ARINC429 bus monitoring system

WEI Bao-guo1, CAI Wei1, HAO Zhi-lang1, DU Chao-yang2
（ 1. College of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China;2. AVIC the first aircraft institute, Xi’an 710089, China）

According to the Monitoring requirements of aircraft avionics system and bus network communication fault，we designed a monitoring system of ARINC429 bus. This system equipment is a portable PC, it can receive, analyze and display bus-information real-time and efficiently through ARINC429 signal receive-board. In accordance with the avionics bus standard ICD(Interface Control Document) database， we are able to locate the fault accurately and quickly, avoid the trouble-free Disassemble, improve the maintenance efficiency. The experiments showed that the bus real-time monitoring system is stable and reliable and meets the requirements.

avonics; ARINC429 bus; bus monitor; Interface Control Document

TN919

A

1674-6236(2014)03-0037-05

2013–06–20 稿件編號(hào)：201306131

衛(wèi)保國(guó)(1970—)，男，陜西乾縣人，博士，副教授。研究方向：信號(hào)與信息處理。