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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 便攜式多通道ARINC429總線測(cè)試儀
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品是一款基于ARINC429航空數(shù)據(jù)總線的便攜式機(jī)載電子設(shè)備檢測(cè)儀。它采用ARM作為系統(tǒng)控制；用FPGA實(shí)現(xiàn)ARINC429總線協(xié)議接口，具有四路獨(dú)立的接收和發(fā)送通道;可以通過接收、發(fā)送和顯示ARINC429總線信息，達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)總線的測(cè)試、排故、分析以及快速鎖定故障設(shè)備的目的。該檢測(cè)儀為航空機(jī)載電子設(shè)備的故障檢測(cè)提供了一種方便、快捷的輔助手段。
- 詳細(xì)介紹：
- 傳統(tǒng)的ARINC429 總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)大都采用專用芯片的解決方案。這種傳統(tǒng)的方案集成度低、成本高、性能低、可靠性差,當(dāng)面對(duì)多設(shè)備時(shí),不能實(shí)現(xiàn)通道的切換,增加了對(duì)CPU 的壓力和資源浪費(fèi),同時(shí)也容易造成狀態(tài)的紊亂。目前, 國(guó)內(nèi)研制的ARINC429 總線產(chǎn)品依然存在通道數(shù)少、集成度低的缺陷,無法滿足對(duì)多設(shè)備進(jìn)行多通道同時(shí)測(cè)試的需要,致使應(yīng)用不方便。本作品是一款基于ARINC429航空數(shù)據(jù)總線的便攜式機(jī)載電子設(shè)備故障檢測(cè)儀。該檢測(cè)儀是用于民機(jī)機(jī)載電子設(shè)備的檢測(cè)、調(diào)試和維修等工作的便攜式測(cè)試設(shè)備。它采用ARM作為系統(tǒng)控制；用FPGA實(shí)現(xiàn)ARINC429總線接口，具有四路獨(dú)立的接收和發(fā)送通道，大大降低了成本；7.0英寸的TFT觸摸屏顯示器給操作者帶來了很大方便；可以通過接收、發(fā)送和顯示ARINC429總線信息，達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)總線的測(cè)試、排故、分析以及快速鎖定故障設(shè)備的目的。該檢測(cè)儀為航空機(jī)載電子設(shè)備的故障檢測(cè)提供了一種方便、快捷的輔助手段。前景應(yīng)用廣闊！
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 研究目的：航空數(shù)據(jù)總線技術(shù)是航空電子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，傳統(tǒng)的ARINC429總線測(cè)試儀多數(shù)只提供ARINC429總線數(shù)據(jù)的收發(fā)，并不能對(duì)信號(hào)的速率、周期、上升沿、下降沿等電氣參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。本作品利用FPGA技術(shù)和嵌入式技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了ARINC429總線數(shù)據(jù)的收發(fā)，還能對(duì)總線電氣參數(shù)的進(jìn)行分析，提出了一種性價(jià)比高、功能全面、操作靈活、攜帶方便的嵌入式測(cè)控系統(tǒng)。 基本思路：分析ARINC429總線協(xié)議，利用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)4通道ARINC429信號(hào)的發(fā)送與接收。硬件平臺(tái)由主控制單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、總線接口緩沖單元、數(shù)據(jù)發(fā)送接收單元、ARINC429總線驅(qū)動(dòng)單元、電氣參數(shù)測(cè)量單元、人機(jī)交互單元組成。軟件方面選用UC/OS-II操作系統(tǒng)與UC/GUI圖形界面，并把它們移植在S3C2440處理器上，編寫各驅(qū)動(dòng)程序，最后完成嵌入式應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1、利用FPGA實(shí)現(xiàn)多通道ARINC429總線接口協(xié)議，設(shè)計(jì)靈活，降低成本。 2、嵌入式系統(tǒng)在ARNIC429總線測(cè)控領(lǐng)域中的應(yīng)用。 3、對(duì)ARNIC429總線電氣參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、ARINC429總線接口協(xié)議的FPGA實(shí)現(xiàn) 2、等效采樣的實(shí)現(xiàn) 主要技術(shù)指標(biāo)： 傳輸率：高速為100kbps，低速為12.5k-14.5 kbps 上升沿、下降沿： 高速：1.5±0.5us
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.利用FPGA實(shí)現(xiàn)ARINC429總線接口協(xié)議，多通道、設(shè)計(jì)靈活，成本降低。以前的ARINC429總線通信的接口設(shè)計(jì)所采用的都是采用HS3282、HS3281等專用芯片。這些芯片的數(shù)據(jù)格式固定，使用起來不夠靈活、方便。利用FPGA設(shè)計(jì)ARINC429總線接口芯片可以克服以上的不足，同時(shí)用戶使用更加靈活，方便的實(shí)現(xiàn)多通道發(fā)送和接收，同時(shí)使成本大幅度降低。 2.便攜式、全觸摸。目前市場(chǎng)上支持多種收發(fā)通道配置的ARINC429總線測(cè)試儀用板卡大都是基于計(jì)算機(jī)的，不便移動(dòng)。而我們所設(shè)計(jì)的此種測(cè)試儀體積小，便于登機(jī)攜帶或在其它的各種場(chǎng)合使用，使用靈活方便。 3.總線電氣測(cè)量。對(duì)429信號(hào)的電平、頻率、上升沿、脈沖寬度、下降沿等進(jìn)行測(cè)量?？偩€線路上的電氣參數(shù)如果不符合429標(biāo)準(zhǔn)，即使發(fā)送的數(shù)據(jù)正確也可能無法正確接收，因此對(duì)總線電氣測(cè)量可以方便的讓測(cè)試人員找到問題所在。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 該作品于2010年12月通過中國(guó)民航大學(xué)波音創(chuàng)新基金項(xiàng)目的最終審核與鑒定。
作品所處階段
- 設(shè)計(jì)完成階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 不轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該作品將嵌入式技術(shù)與FPGA技術(shù)應(yīng)用于航空數(shù)據(jù)總線檢測(cè)系統(tǒng)，用于機(jī)載電子設(shè)備的檢測(cè)及維護(hù), 具有較好的通用性和擴(kuò)展性，應(yīng)用前景廣闊。
同類課題研究水平概述
- 在航空電子系統(tǒng)中，飛機(jī)上電子系統(tǒng)的各個(gè)模塊之間需要實(shí)現(xiàn)信息共享和并行處理，以形成一個(gè)實(shí)時(shí)的、分布的、可靠的綜合實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。航空數(shù)據(jù)總線的出現(xiàn)，為飛機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸提供了有效保證。航空總線作為航空電子綜合化的支撐技術(shù)，它負(fù)責(zé)飛機(jī)上各個(gè)子系統(tǒng)之間的信息交換和資源共享。由于航空總線是航空電子系統(tǒng)的“骨架”和“神經(jīng)”，它的可靠性、穩(wěn)定性尤為重要，所以對(duì)航空總線進(jìn)行有效的測(cè)試來檢測(cè)航空電子設(shè)備故障變得越來越重要。我們查閱大量資料，經(jīng)過總結(jié)得知，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上現(xiàn)有的測(cè)試相關(guān)產(chǎn)品主要有以下三大類： 第一類產(chǎn)品是針對(duì)機(jī)載電子設(shè)備中某一設(shè)備專門設(shè)計(jì)的。該類產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員僅就這一機(jī)載電子設(shè)備所涉及的幾個(gè)或十幾個(gè)參數(shù)而設(shè)置。而其它的機(jī)載設(shè)備如慣導(dǎo)系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等等它們所涉及的參數(shù)又不被包含在其中，要想測(cè)試這些設(shè)備又得需要另外的專用測(cè)試設(shè)備。由于429總線上可以傳輸255種數(shù)據(jù)，眾多的機(jī)載電子設(shè)備各自有各自所采集、計(jì)算并傳遞的參數(shù)，這樣致使機(jī)載設(shè)備的檢測(cè)過程十分繁瑣，不方便使用。 第二類產(chǎn)品為通用型的PC機(jī)板卡。雖然此種類型的PC機(jī)板卡功能強(qiáng)大，但其開發(fā)周期較長(zhǎng)，價(jià)格亦十分昂貴，并且體積較大，在一些場(chǎng)合不便于攜帶使用。 第三類產(chǎn)品為通用便攜式設(shè)計(jì)：目前很多公司現(xiàn)在使用的是Jc Air 429E型便攜式429總線分析儀，是美國(guó)九十年代的產(chǎn)品，價(jià)格在3萬元左右，429接口電路方面采用分離元件搭建，集成度低；其液晶顯示器僅可以顯示單行字符（無中文顯示），對(duì)一般操作人員而言使用不方便。 本測(cè)試儀設(shè)計(jì)的ARINC429接口芯片能夠克服專用芯片中的數(shù)據(jù)格式固定，使用不夠靈活方便，價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。而基于FPGA的設(shè)計(jì)可以充分發(fā)揮可編程邏輯設(shè)計(jì)的靈活性、可靠性。目前市場(chǎng)上還很少使用該技術(shù)。該故障檢測(cè)儀價(jià)格合理，功能齊全、電路簡(jiǎn)單、體積小巧、易于操作而且抗干擾性強(qiáng)，適于在民機(jī)機(jī)載電子設(shè)備中多種子系統(tǒng)應(yīng)用。維修人員可以直接攜帶登機(jī)與飛機(jī)上用429總線的機(jī)載電子設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，也可以用于地面維護(hù)檢修之用。這樣不僅方便了機(jī)載電子設(shè)備以及429總線的測(cè)試排故，而且避免了攜帶計(jì)算機(jī)登機(jī)或使用多種專用檢測(cè)儀的困難，還減少了排故的經(jīng)費(fèi)以及時(shí)間?？梢哉f該儀器為航空機(jī)載電子設(shè)備的故障檢測(cè)和快速鎖定等提供了簡(jiǎn)便、快捷的輔助手段。
