電子顯示控制器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法

馬良

【摘 要】本文主要介紹了電子顯示控制器（顯控器）在航空電子系統(tǒng)（航電系統(tǒng)）中負(fù)責(zé)的任務(wù)管理和調(diào)度，給出了其設(shè)計(jì)的構(gòu)思方案及工藝方法并提出了自已的一些見解，以期得到廣大電子愛好者的認(rèn)同。

【關(guān)鍵詞】LCD 液晶屏 CUP 中央處理單元 MBI系統(tǒng)自檢 通用接口總線

電子顯控器是先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高度化和綜合化的機(jī)載設(shè)備，是航電系統(tǒng)的重要組成部分。其顯示系統(tǒng)用來將機(jī)載設(shè)備信息與系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)以可視化的方式顯示給飛行員或機(jī)組人員，使飛行員能夠安全的駕駛飛機(jī)、完成空中任務(wù)，是飛機(jī)必不可少的組成部分。

1人機(jī)交互與數(shù)據(jù)融合介紹

人機(jī)交互主要指飛行員與顯示器的交互，其技術(shù)的發(fā)展包括以下幾個(gè)內(nèi)容：平視顯示器、頭盔顯示器、多功能彩色顯示器、數(shù)字式彩色動態(tài)地圖顯示器、基于智能系統(tǒng)技術(shù)的顯示管理。在人機(jī)交互中，顯示系統(tǒng)與飛行員用以控制航電系統(tǒng)和輸入數(shù)據(jù)的手段是極為重要的。

人機(jī)交互涉及的內(nèi)容十分豐富，些許文字不可能覆蓋各個(gè)方面，但是毫無疑問，迄今為止，人機(jī)交互的最大進(jìn)展就是電子類顯控器的出現(xiàn)和發(fā)展。

顯控器大大改進(jìn)了飛機(jī)上的人機(jī)交互功能，使飛行員能夠在專注飛行的同時(shí)，通過座艙顯示系統(tǒng)了解到飛機(jī)的諸多信息，如民用和軍用飛機(jī)上有主飛行信息、導(dǎo)航信息、發(fā)動機(jī)信息等，軍用飛機(jī)上則關(guān)系作戰(zhàn)的火控雷達(dá)、電子支援威脅告警、有源干擾、武器瞄準(zhǔn)等信息。

而顯控器的核心技術(shù)就是將許多來源不同的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起（即數(shù)據(jù)融合）來進(jìn)行綜合顯示。例如，飛機(jī)飛行時(shí)，基于地形數(shù)據(jù)庫、飛行信息、姿態(tài)信息，得到飛機(jī)前方合成的三維圖像，合成的圖像能夠以1：1的比例覆蓋在前視紅外線傳感器產(chǎn)生的外部圖像上，并顯示在顯示器。這里就融合了氣象雷達(dá)系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、慣導(dǎo)系統(tǒng)、大氣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。此種技術(shù)可使飛行員在低能見度條件下可視化飛行。

目前，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，很多國家極力擴(kuò)展數(shù)據(jù)融合技術(shù)，讓其綜合顯示地面圖像、飛機(jī)的空間位置和飛行軌跡。這樣的技術(shù)可以使飛行員不需要學(xué)習(xí)太多的空間曲線知識，就能簡單的操作。

2技術(shù)方案

顯控器主要由MBI模塊、PS模塊、CPU模塊、母板以及液晶屏（LCD）、導(dǎo)光板組成。如圖1，其通過執(zhí)行用戶程序完成與航電總線通信、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)解算及顯示控制，并負(fù)責(zé)系統(tǒng)任務(wù)管理與調(diào)度。

圖1 顯控器系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖

顯控器按系統(tǒng)通信協(xié)議消息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總線通信；通過總線信息和按鍵信號，接收系統(tǒng)數(shù)據(jù)、操控員的指令信息、鍵控信息并進(jìn)行有效管理和控制；按照系統(tǒng)要求對各個(gè)模塊進(jìn)行初始化和控制、數(shù)據(jù)融合、參數(shù)解算、系統(tǒng)控制，再組織相應(yīng)的顯示畫面、顯示信息進(jìn)行顯示。

顯控器的畫面組成、顯示由CPU模塊完成，CPU模塊由PC處理板和顯卡組成，PC處理板通過內(nèi)部總線對顯卡進(jìn)行信息交聯(lián)并控制顯卡輸出顯示信號，驅(qū)動液晶屏顯示圖形、字符等。

根據(jù)系統(tǒng)的組成可以看出CPU模塊是顯控系統(tǒng)的核心單元，其要完成系統(tǒng)的資源管理，即系統(tǒng)控制和管理；負(fù)責(zé)系統(tǒng)的任務(wù)、參數(shù)計(jì)算、顯示信息提取、畫面組織與顯示控制。所以，顯控器的性能和功能的好壞多由CPU模塊控制。

從模塊組成可知道其由電源轉(zhuǎn)換單元、CPU芯片、存儲器電路單元、控制邏輯單元、總線單元、顯示芯片構(gòu)成。

CPU芯片為顯控器的控制中心，如若芯片失效，則CPU模塊就不能訪問各個(gè)功能單元或是訪問錯(cuò)誤，造成顯示畫面靜止。存儲器則主要是對數(shù)據(jù)采集匯總的存取，其故障也容易引起畫面的靜止?？刂七壿媶卧獎t是控制CPU模塊對各個(gè)運(yùn)作單元的訪問執(zhí)行順序，如若控制失效，就會將系統(tǒng)帶入死循環(huán)，造成死機(jī)。

數(shù)據(jù)總線單元在航電系統(tǒng)中有很多種從廣義上分為電子數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)和光纖數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，電子數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號經(jīng)電線傳輸，光纖數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光脈沖信號通過光纖傳輸。從實(shí)用上又可分為串行數(shù)據(jù)總線即實(shí)現(xiàn)子元件和子系統(tǒng)間的連接；并行總線即用于元件或安裝架中實(shí)現(xiàn)不同模塊的連接。電子顯控器多用串行數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)在1～2Mb/s的電子數(shù)據(jù)總線傳輸。系統(tǒng)通過傳輸協(xié)議以指令響應(yīng)方式工作，在總線控制器的控制下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

顯卡芯片主要負(fù)責(zé)顯控器圖形繪制及驅(qū)動工作，其所繪圖像在液晶屏上顯示，液晶屏根據(jù)硬件的配置分為有顯示緩沖存儲液晶屏和無顯示緩沖存儲液晶屏，在有顯示緩沖存儲的由于存在顯示緩沖存儲器，當(dāng)故障產(chǎn)生時(shí)，存在畫面靜止故障模式。無顯示緩沖存儲的液晶屏直接由顯卡驅(qū)動無畫面靜止故障模式。

3結(jié)語

綜合電子顯控器是航電系統(tǒng)極為重要的組成部分，是人機(jī)交互的直接溝通設(shè)備，是飛機(jī)飛行安全必不可少的系統(tǒng)?，F(xiàn)代的顯控設(shè)備無論是軍用飛機(jī)還是民用飛機(jī)都起到了至關(guān)重要的作用，顯示帶有錯(cuò)誤的信息及引起誤解信息的概率都比以往單一的顯示器降低了很多，其完全發(fā)展成一種理想的高安全性配置。

參考文獻(xiàn)：

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[2]柯林森（英）（Collinson，R.P.G）著.史彥斌，高憲軍，王遠(yuǎn)達(dá)譯.北京：國防工業(yè)出版社，2013.10.endprint