某型備份儀表顯示器按鍵處理的軟件設(shè)計(jì)

燕秀秀

摘要：備份飛行顯示器是機(jī)上重要的組成部分之一，在飛行過程中作為備份系統(tǒng)提供姿態(tài)數(shù)據(jù)，能夠精確指導(dǎo)飛行，提高飛機(jī)安全可靠的到達(dá)目的地。備份飛行顯示器主要由信號(hào)處理板和圖形處理板、導(dǎo)光板等組成，完成向航電系統(tǒng)輸入命令并指導(dǎo)航電系統(tǒng)工作，同時(shí)通過ARINC429總線與外部設(shè)備進(jìn)行通訊，解算、處理并最終在液晶顯示屏上以數(shù)字和圖表以及動(dòng)態(tài)圖形的方式實(shí)時(shí)顯示飛行參數(shù)數(shù)據(jù)，備份飛行顯示器能將飛行過程中某些故障信息以直觀可視化的方式提示報(bào)警，對整個(gè)航電系統(tǒng)起到及時(shí)監(jiān)控作用，有效的提高了飛行安全性。其中按鍵是備份飛行顯示器和操作員的重要溝通載體，按鍵處理需要完成顯示器的功能實(shí)現(xiàn)，滿足操作員對顯示器的基本需求，是人機(jī)交互的關(guān)鍵。

本文首先介紹了備份飛行顯示器的功能和組成，對按鍵處理的研制任務(wù)進(jìn)行了需求分析，然后在基于CodeWarrior的開發(fā)平臺(tái)下，使用C語言設(shè)計(jì)了滿足按鍵任務(wù)的按鍵處理軟件，完成了軟件開發(fā)到設(shè)計(jì)，最后通過按鍵軟件聯(lián)試，驗(yàn)證了按鍵處理軟件功能邏輯，經(jīng)過測試，按鍵處理軟件運(yùn)行穩(wěn)定，滿足需求，人機(jī)界面良好。

關(guān)鍵詞：備份儀表顯示器;按鍵狀態(tài);按鍵響應(yīng)

一、概述

備份儀表顯示器是飛機(jī)航電系統(tǒng)中重要的機(jī)載設(shè)備，主要用來顯示飛機(jī)的姿態(tài)（橫滾、俯仰）、航向角、氣壓高度、指示空速、升降速度、無線電高度等信息，作為綜合顯示系統(tǒng)的備份使用[1]。

備份儀表顯示器，包括液晶顯示模塊、圖形處理板、信號(hào)處理板、導(dǎo)光板、電源模塊。導(dǎo)光板有周邊按鍵設(shè)計(jì)，是人機(jī)交互的信息輸入部分，操作員可以通過按鍵實(shí)現(xiàn)切換畫面、調(diào)節(jié)晝夜亮度模式以及場壓裝訂等功能，具體飛行參數(shù)信息由液晶顯示模塊顯示。其中信號(hào)處理板的功能之一，就是處理按鍵并響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)操作員和顯示器的通信交互功能[2]。

備份儀表顯示器有4個(gè)按鍵，在按壓按鍵的過程中，有0.3mm～0.4mm的按壓行程，按鍵內(nèi)部開關(guān)的按壓力大小為3.92×（1±10%）N，符合正常按壓數(shù)值。信號(hào)處理板的按鍵處理軟件，輸出信號(hào)用來控制圖形處理板或者與外部設(shè)備交聯(lián)，根據(jù)不同操作員的輸入意向，響應(yīng)不同的功能。以軟件方式實(shí)現(xiàn)按鍵邏輯控制和處理。

二、需求分析

操作員通過按鍵操作，進(jìn)行人機(jī)交互。備份儀表顯示器導(dǎo)光板有4個(gè)按鍵，主要執(zhí)行4個(gè)功能，如圖1所示，操作員通過按壓按鍵，實(shí)現(xiàn)對顯示器亮度的調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)為日/夜模式以適應(yīng)不同的環(huán)境亮度，提高顯示器的可讀性。操作員通過按壓按鍵，進(jìn)行顯示器畫面的切換控制，調(diào)出需要監(jiān)測或者需要設(shè)置的運(yùn)行參數(shù)，包括空速、升降速度、高度、姿態(tài)、場壓等參數(shù)。操作員通過按壓按鍵，觸發(fā)與外部其他設(shè)備進(jìn)行握手通信。操作員通過按壓按鍵，編輯畫面場壓參數(shù)或者選擇畫面顯示單位。

（一）按鍵狀態(tài)獲取和判斷

按鍵總共有8組合狀態(tài)圖，來實(shí)現(xiàn)8種方式的不同操作。按鍵獲取軟件定時(shí)掃描當(dāng)前按鍵狀態(tài)，當(dāng)操作者按下按鍵，判斷操作者的按鍵操作屬于那個(gè)狀態(tài)，也就是顯示器可以讀取按鍵狀態(tài)并判斷，采用整數(shù)數(shù)值1到8來標(biāo)識(shí)8種不同操作方式，如圖2所示。

（二）按鍵響應(yīng)

備份儀表顯示器有7種顯示畫面，采用整數(shù)1到7來標(biāo)識(shí)7種不同畫面狀態(tài)。按鍵響應(yīng)有畫面顯示狀態(tài)的切換，亮度調(diào)節(jié)和場壓裝訂，以及觸發(fā)外部設(shè)備，按鍵響應(yīng)需要依據(jù)當(dāng)前顯示畫面狀態(tài)和按鍵狀態(tài)，給出對應(yīng)的輸出，發(fā)送到圖形處理板或者外部設(shè)備，然后在液晶顯示屏編輯顯示或者與外設(shè)通信。

三、軟件設(shè)計(jì)

在按鍵處理軟件設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合之前產(chǎn)品的按鍵需求分析和信號(hào)處理芯片的開發(fā)能力，以及C編程語言，將按鍵處理軟件分為兩大模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。包括按鍵狀態(tài)獲取和判斷、按鍵響應(yīng)兩大模塊。其中按鍵狀態(tài)和畫面狀態(tài)是兩大模塊的主要交互數(shù)據(jù)。

（一）按鍵狀態(tài)獲取和判斷

根據(jù)需求分析，操作員需要隨時(shí)可以按壓按鍵，調(diào)取所需畫面，在按鍵處理軟件設(shè)計(jì)中，采用按鍵值標(biāo)識(shí)當(dāng)前按鍵狀態(tài)，按鍵值用0，1表示。0表示按下，1表示抬起。

實(shí)際設(shè)計(jì)開始時(shí)，在定時(shí)中斷函數(shù)中，添加按鍵狀態(tài)獲取和判斷函數(shù)，定時(shí)掃描所有按鍵當(dāng)前狀態(tài)，并更新按鍵信息，包括當(dāng)前按鍵按下計(jì)數(shù)、當(dāng)前按鍵狀態(tài)等。據(jù)按鍵信息判斷按鍵情況，如果有按鍵按下并抬起，則產(chǎn)生有效按鍵[3]。

（二）按鍵響應(yīng)

在定時(shí)中斷函數(shù)中，添加按鍵狀態(tài)獲取和判斷函數(shù)之后，添加按鍵響應(yīng)函數(shù)。軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為采用switch判斷按鍵狀態(tài)值KeyMessage，逐步判斷按鍵狀態(tài)。在每個(gè)case語句中，采用if來判斷當(dāng)前顯示畫面狀態(tài)值PictureNum，在不同畫面，操作按鍵有不同的輸出反饋，即時(shí)相同的操作也會(huì)收到當(dāng)前畫面不同而響應(yīng)不同。

四、軟件驗(yàn)證

備份飛行顯示器通過軟件測試驗(yàn)證及后期應(yīng)用的驗(yàn)證，得到了在使用狀態(tài)下的正確的按鍵值解算和畫面狀態(tài)顯示，功能測試和邏輯驗(yàn)證均能穩(wěn)定準(zhǔn)確的滿足軟件按鍵處理需求。

五、結(jié)論

本文在介紹了備份儀表顯示器的作用后，進(jìn)行了基于實(shí)際按鍵功能需求的分析，將需求主要分為兩個(gè)模塊，并相應(yīng)對各個(gè)模塊進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，按鍵操作更加方便明確，按鍵響應(yīng)的用戶界面良好，能夠滿足按鍵處理需求。最后通過與其他系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合測試，驗(yàn)證了其功能和邏輯，完成了備份飛行顯示器的按鍵處理軟件設(shè)計(jì)。

六、參考文獻(xiàn)：

[1]霍曼，飛速發(fā)展的航空電子，航空工業(yè)出版社 ，2007

[2]趙影、張明明、方佳在、周長明，教練機(jī)綜合備份導(dǎo)航顯示系統(tǒng)研究，教練機(jī)，2019年4期

[3]楊永明，單按鍵值的單次增加和連續(xù)增加的軟件實(shí)現(xiàn)，湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)，2010.6.20