基于DSP的航空電子通信系統(tǒng)

王海坤 張鵬君 田宇飛

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基于DSP的航空電子通信系統(tǒng)

王海坤 張鵬君 田宇飛

石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司，河北 石家莊 050208

在航空航天事業(yè)的發(fā)展如火如荼之時(shí)，電子通信系統(tǒng)的綜合性能也面臨著更高的挑戰(zhàn)。在以往的電子通信系統(tǒng)運(yùn)行中，電子通信通道已經(jīng)漸漸不再適用，并且很難提供足夠的穩(wěn)定性供系統(tǒng)進(jìn)行工作，通信信號(hào)的傳輸質(zhì)量更是無(wú)法得到提升。因此，通過大量的研究參考，將DPS技術(shù)融入航空電子通信系統(tǒng)中，使其在解決通信問題中發(fā)揮較大的作用。

DSP技術(shù)；電子通信技術(shù)；硬件、軟件設(shè)計(jì)

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)概述

系統(tǒng)的總體框架大致分為硬件、軟件、調(diào)試這三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，將DSP技術(shù)融入于通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中，這三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)可作為方向進(jìn)行研究。首先是硬件部分，它作為一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的物理性基礎(chǔ)，它必須能夠滿足系統(tǒng)的正常運(yùn)行的要求，反之則會(huì)拖延通信系統(tǒng)的整體運(yùn)行。其次在軟件部分，它能夠?qū)τ谙到y(tǒng)的整體進(jìn)行一定的把控，當(dāng)硬件對(duì)于外界環(huán)境進(jìn)行接觸時(shí)，它能夠迅速下發(fā)指令配合硬件設(shè)施共同完成，所以軟件部分可以被稱之為是系統(tǒng)的主腦。最后立足于系統(tǒng)的總體框架中的調(diào)試也是極為重要的，因?yàn)樗枰瑫r(shí)兼顧硬件和軟件的正常運(yùn)行[1]。在設(shè)計(jì)中應(yīng)以簡(jiǎn)單、靈活為主要方向，在既能使硬件、軟件正常運(yùn)行的情況下，又能對(duì)處理數(shù)字型的方法變得更為快捷高效。

2 DSP系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

首先在硬件部分中，DSP芯片的選取是十分重要的，DSP控制模板是由功能模板和DSP芯片共同構(gòu)成的。

（1）在本文中DSP芯片主要選取TMS320LF2407A，因?yàn)槠淠軐?duì)系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、機(jī)載總線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的控制進(jìn)行充分的滿足，又能夠與其他的功能單元進(jìn)行配合。其次在CPU具有特定的通信要求下，可以使用雙口RAM技術(shù)，在存儲(chǔ)器共享下使數(shù)據(jù)交換的過程可以讓共享存儲(chǔ)器被多方CPU使用，這既兼顧了通信模塊中的上機(jī)位問題，又兼顧了下機(jī)位問題。

（2）總線信模塊部分，以ARINC429為例，該模塊是由發(fā)送器接收器為主，在系統(tǒng)運(yùn)行中可以分別處理以發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的并串轉(zhuǎn)換與串并轉(zhuǎn)換，并對(duì)查詢方式、中斷方式進(jìn)行輔助。

（3）在LON WORKS通信模塊的設(shè)計(jì)中，一般選擇FT3150智能收發(fā)器為主要控制器，從而完成各個(gè)采集模塊數(shù)據(jù)采集的同步，并且還添加了傳送采集數(shù)據(jù)等多種功能。為了保證該模塊功能，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的廣泛性，當(dāng)前還對(duì)該模塊與PC機(jī)的串行接口加以延伸，這樣就可以使得LON WORKS模塊中所采集到的數(shù)據(jù)，可直接發(fā)送到上位機(jī)[2]。在傳統(tǒng)的電子通信系統(tǒng)中，其獲取到的信息一般都需要處理，然后經(jīng)特殊的通道傳送。在這個(gè)傳輸?shù)倪^程中，可能會(huì)丟失信息或?qū)е滦畔⒉粶?zhǔn)確。這就給傳輸帶來(lái)了較大的困難。其直接傳輸?shù)那来嬖?，可以有效地保證傳輸質(zhì)量。

（4）在硬件設(shè)計(jì)完成之后，為了使硬件能夠發(fā)揮其作用，必須要對(duì)其軟件加以設(shè)計(jì)。在這個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，必須要保證系統(tǒng)軟件具有一定的實(shí)時(shí)性、可靠性與可維護(hù)性等基本特點(diǎn)。

①基于DSP的航空電子通信系統(tǒng)需要具有良好的時(shí)效性

系統(tǒng)的處理器需要在較短的時(shí)間內(nèi)，完成一系列的軟件處理工作。例如，在其接收到對(duì)應(yīng)信號(hào)后，快速對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析與處理，并且作出邏輯判斷，然后輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，完成正確的動(dòng)作。在這個(gè)過程中，如果存在延誤，則可能會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)度受到影響，影響系統(tǒng)的性能實(shí)現(xiàn)。

②基于DSP的航空電子通信系統(tǒng)需要具備一定的可靠性

這主要是針對(duì)系統(tǒng)發(fā)生故障而言的，一般來(lái)說，系統(tǒng)故障會(huì)產(chǎn)生一定的問題，在這種狀況下，必須要采取一定的措施，來(lái)對(duì)其進(jìn)行緊急處理。

③基于DSP的航空電子通信系統(tǒng)必須要具備可維護(hù)性

航空電子通信設(shè)備都是相對(duì)精密的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)與功能決定了是否能夠達(dá)到通信的對(duì)應(yīng)效果。在該種狀況下，很難一次性地就能使整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)化。因此，必須要采取一定的措施，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作效果更好，具備良好的可維護(hù)性。

3 DSP系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在硬件部分設(shè)計(jì)合理的情況下，軟件部分的設(shè)計(jì)則必須突出其在系統(tǒng)里的可維護(hù)性、可靠性與及時(shí)性等特性。

首先，在方案中，在DSP設(shè)計(jì)下的系統(tǒng)運(yùn)行必須具備實(shí)時(shí)性。這種實(shí)時(shí)性可以表現(xiàn)在軟件處理的過程中，例如微軟處理器快速完成，系統(tǒng)處理反饋信息能夠快速得到響應(yīng)，完成一系列的采集、分析、計(jì)算等信號(hào)輸出的過程[3]。實(shí)時(shí)性如果不能夠得到保證，在系統(tǒng)有延遲的情況下則會(huì)降低這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

其次，在DSP設(shè)計(jì)下的系統(tǒng)運(yùn)行還必須具有可靠性。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中系統(tǒng)能夠自動(dòng)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)故障問題，并將故障影響降到最低，尤其是在外界的影響下，軟件和硬件較為容易出現(xiàn)異常，所以需要采用自動(dòng)控制策略。

最后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的可維護(hù)性增強(qiáng)。在電子通信系統(tǒng)中，設(shè)備大多以精密設(shè)備為主，這些設(shè)備的功能和結(jié)構(gòu)都要與軟件部分相適應(yīng)，并且在運(yùn)行過程中還要進(jìn)行不斷地調(diào)試和修改，所以可維護(hù)性在DSP系統(tǒng)中應(yīng)不斷加強(qiáng)。

除此之外，軟件系統(tǒng)中的下機(jī)位負(fù)責(zé)將通信子、主程序融入其中，而上機(jī)位負(fù)責(zé)糾錯(cuò)和數(shù)據(jù)管理，因此在軟件設(shè)計(jì)中也要兼顧好上下機(jī)位的設(shè)計(jì)工作。

4 通信系統(tǒng)調(diào)試

在系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計(jì)合理的情況下，還需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，需要注意的是DSP系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)本身，具有一定的復(fù)雜性的特點(diǎn)，所以調(diào)試的方法也必須進(jìn)行合理選擇。例如JTAG系統(tǒng)，在調(diào)試過程中必須先強(qiáng)調(diào)監(jiān)測(cè)電路板裸版，分析系統(tǒng)輸出電源的情況，通過RAM讀寫測(cè)試檢查完DSP運(yùn)行狀態(tài)后，使調(diào)試工作完成[4]。特別注意的是，在調(diào)試中，上機(jī)位、下機(jī)位部分應(yīng)同樣使用聯(lián)機(jī)測(cè)試方式。在軟件方面的調(diào)試中，程序結(jié)構(gòu)、語(yǔ)法等方面應(yīng)作為重點(diǎn)調(diào)試，盡量保證提高調(diào)試的效率，將系統(tǒng)中的故障問題找出來(lái)，并及時(shí)修改，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

提升航空電子通信系統(tǒng)性的關(guān)鍵是DSP技術(shù)的應(yīng)用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)DSP技術(shù)有了正確的認(rèn)識(shí)，明確了它的基本內(nèi)涵和優(yōu)勢(shì)，在系統(tǒng)總體架構(gòu)的基礎(chǔ)中完成了對(duì)軟件硬件的設(shè)計(jì)工作。為了使航空電子系統(tǒng)在系統(tǒng)調(diào)試中的運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，必須注意在系統(tǒng)運(yùn)行中分析和排除故障。

[1]張引強(qiáng)，孟禹彤.基于DSP的航空電子通信系統(tǒng)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（9）：62-62.

[2]王文韜.基于DSP的航空電子通信系統(tǒng)分析[J].中國(guó)新通信，2016，18（8）：27.

[3]張向陽(yáng).淺析DSP的航空電子通信系統(tǒng)[J].大科技，2014（21）：333-334.

[4]謝拴勤，薛超.基于DSP的雙余度ARINC429總線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2009，17（1）：138-140.

Avionics Communication System Based on DSP

Wang Haikun Zhang Pengjun Tian Yufei

Shijiazhuang Seamounts Industrial Development Corporation, Hebei Shijiazhuang 050208

In the development of aerospace industry, the overall performance of electronic communication system is also facing higher challenges.In the electronic communication system before operation, electronic communication channel has been gradually no longer applicable, and it is difficult to provide sufficient stability for the system to work, the transmission quality of communication signals is unable to get promoted.Therefore, through a large number of research and reference, this paper integrates DPS technology into avionics communication system, which makes it play a big role in solving communication problems.

DSP technology; electronic communication technology; hardware and software design

V243.1；TN914

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