CN104468047B - 一种自适应接口传输方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应接口传输方法和装置，该方法包括：针对ARINC429高度数据，提供一种波特率自适应配置和按输入参数进行协议处理的方式，进行高度解析；对RS‑422高度数据，提供一种根据同步头的判断设置奇偶校验方式和协议处理的方式，进行高度解析；该装置主要由429数据波形波特率自适应配置模块、429数据协议按输入参数匹配模块、422数据同步头判别设置校验方式模块组成。本发明实现能够适配国内绝大多数载机配备的高度源设备，具有良好的兼容性，在实际装机试飞中也得到了充分验证，避免了原有体制下资源的浪费，研发的重新投入，对于加改装和用户使用也提供了便利。

Description

一种自适应接口传输方法和装置

技术领域

本发明涉及空中交通管理领域，尤其是涉及一种自适应接口传输方法和装置。

背景技术

高度设备作为I类机载设备，在飞机飞行安全中有着极其重要的地位。航管应答机装载于载机上，能够与地面二次雷达进行通信，并报告本机身份信息、高度信息，从而达到空中交通管理的要求。因此航管应答机通常需要和载机的高度源进行交联，获取应答机需要的当前气压高度信息并向地面二次雷达报告。

由于载机高度源的接口特性各不相同，例如格式、协议、波特率、校验方式等等。因此，在航管应答机的实际加改装过程中，往往面临需要根据不同载机平台要求，研制各种不同类型的信号交联盒与之适配。

目前国内飞机平台上的高度设备主要以成都161厂、太原221厂提供的居多，还有部分俄制飞机配备的俄制429高度接口。从形式上分为：1、大气数据计算机，2、高精度高度表。从电气接口上可分为：1、ARINC429总线(又可分为标准高速100K；标准低速12.5K；非标准ARINC429总线和仿429总线(10K、48K、50K等)；)；2、RS-422总线；3、RS-232总线；4、1553B总线；5、离散接口。从编码格式上可分为：1、国际标准以英尺为单位，二进制编码；2、国内大多以米为单位，二进制编码；3、格雷码编码。从发送形式上可分为：1、串行发送(如RS-422、RS-232)；2、并行发送(如ARINC429、离散格雷码)。

从前述分类方式可以看出，载机平台上的高度源无统一的接口和格式，为适配不同的飞机平台，同时保持航管应答机的接口一致性，通常会衍生出一系列的信号交联盒与之适配交联，而这一系列的研发流程往往具有很多软硬件上的通用性，浪费了人员和时间，效率很低。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种自适应接口传输方法和装置，该方法在工程上容易实施，能够满足与目前载机上绝大多数高度设备的交联，较少了重复开发流程，为后续平台的加改装提供了便利。

本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种自适应接口传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)若判断接收ARINC429高度源数据时，对载机平台上的高度源数据进行采样，并筛选出ARINC429信号作为有效采样脉冲；

(2)对有效采样脉冲进行脉宽测量，计算当前脉冲串的波特率；

(3)以计算出的波特率作为工作速率进行数据采样处理，当接收到32个有效采样脉冲时，则认为是一条正确的ARINC429数据，并送至内部存储器；

(4)CPU从配置项存储器中获取当前ARINC429数据的协议配置参数；

(5)CPU按照协议配置参数，对内部存储器中的ARINC429数据进行解析，获取当前高度值；

(6)CPU按照高度输出接口要求，将高度值转换为航管应答机能够解析的高度报文，并发送给航管应答机。

优选的，筛选有效采样脉冲的方法为：按ARINC429信号双极归零的特性进行采样检测，判断信号线A、B是否差分，进而确定出有效采样脉冲。

优选的，在步骤(3)发送数据的同时，还以中断的方式通知CPU，当前存在有效的ARINC429数据可以进行读取，数据以8×128深度的FIFO进行存取，待CPU通过总线方式读取当前FIFO。

优选的，步骤(4)中所述协议配置参数包括数据位、数据长度和单位。

优选的，步骤(5)中获取当前高度值的方法为：CPU首先对信号的Lable进行过滤，只处理Lable203的高度数据，根据参数配置项，可以确定数据段的LSB和MSB，从而确定高度值，再根据单位要求，进行转换，从而最终确定当前的气压高度值。

优选的，该方法还包括对脉冲串的自适应波特率设置处理步骤：根据输入脉冲的特性预先设定对应的接收方式，若接收的是高速数据，则采样后自动设置高接收速率，若接收的是低速数据，则采样后自动设置低接收速率。

优选的，若步骤(1)判断为接收RS-422高度源数据时，进行以下步骤：

(11)CPU首先配置串口接收方式为无校验方式，并以收到第一个数据后的1秒钟为周期，统计收到的特征数据个数；

(12)根据统计的特征数据个数，判定Num_A5>Num_AA是否成立，若是，则判定当前高度源为高精表，设置接收校验方式为奇校验，设置协议处理标志，后续正常接收的数据按照高精表的协议进行处理，得到高度值；反之则为大气机，无需重新设置接收校验方式，设置对应的协议处理标志，后续正常接收的数据按照大气机的协议进行处理，得到高度值；

(13)进行步骤(6)。

一种自适应接口传输装置，其特征在于，该装置包括：

429数据波形波特率自适应配置模块，用于对输入到该装置的ARINC429数据信号，进行连续脉冲对的脉宽测量，通过比对，确定波特率配置模块的工作方式，从而使本次上电后均按此配置方式工作；

429数据协议按输入参数匹配模块，用于对输入到该装置的ARINC429数据信号的参数进行配置项设置，从而使装配在每次上电前按配置项进行数据解析，还原原始数据报文；

422数据同步头判别设置校验方式模块，用于对输入到该装置的RS-422高度源数据，进行同步头判断，以1秒钟收到的表征字头数量来区分何种类型高度源，从而进行对应的奇偶校验设置。

与现有技术相比，本发明采用了兼容处理方式，对目前已知的绝大多数高度源接口进行统一规划，在一个交联盒上实现RS-422和ARINC429高度信号的兼容处理，该方法在工程上容易实施，充分考虑了主流高度接口的波特率差异性、协议差异性以及校验方式差异性，可以以尽量少的适应性改进来适配多种不同平台的高度接口，有效的减少资源浪费，大大提高加改装的便利和实用性；而且使用本设备采样ARINC429数据时，在无需提前根据输入脉冲的特性人工预先设定对应的接收方式，而是根据输送的数据自动设置接收方式，如接收高速数据时，则采样后自动设置高接收速率，低速数据亦然。

附图说明

图1为本发明的装置结构框图；

图2为本发明中需要检测的ARINC429信号格式示意图；

图3为本发明中需要检测的RS-422信号格式示意图；

图4为本发明中的429数据波形波特率自适应配置模块的实现流程图；

图5为本发明中的429数据协议按输入参数匹配模块的实现流程图；

图6为本发明中的422数据同步头判别设置校验方式模块的实现流程图；

图7为信号线A、B的脉冲信号图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明提供一种自适应接口传输方法和装置，可以根据对输入的ARINC429高度信号或RS-422高度信号，自行对信号进行解析判别，确定正确的接收方式和协议处理方式，以达到适配多种平台的要求。

其中，标准的ARINC429信号定义格式如图2所示，其中前8位为Lable号，用以表征不同的数据类型，通常高度数据的Lable号为203。数据位由各高度源厂家自行定义。本发明所涉及的ARINC429高度源均为Lable203，但其数据位定义不一，单位也不统一，有的以米为单位，有的以英尺为单位；速率也各不相同，有的是高速(100K)，有的是低速(12.5K)，甚至其它速率。本发明提供一种自适应波特率的处理方式以及根据参数输入配置项来进行协议解析的方式，使得绝大多数ARINC429高度数据，通过向该装置设置有效位位置和单位，即可自动设备当前接收和处理方式，输出航管应答机需要的高度报文。

标准的RS-422信号定义格式如图3所示，本发明所涉及的RS-422高度源主要有两种，一种是大气机，一种是高精表，其均采用9600Bps的波特率，但报文协议各不相同且奇偶校验方式也不相同，对于输入到本装置的RS-422高度数据，本发明提供一种根据协议特征头不同的规律来实现判别何种高度源，并自行设置接收校验方式和协议处理的方式，使得采用RS-422格式输出的大气机或高精表，可直接通过同一个接口，达到自动解析，输出航管应答机需要的高度报文。

针对上述两种标准信号，本发明提供的装置如图1所示，包括：429数据波形波特率自适应配置模块、429数据协议按输入参数匹配模块、422数据同步头判别设置校验方式模块，其中：

429数据波形波特率自适应配置模块：对输入到该装置的ARINC429数据信号，进行连续脉冲对的脉宽测量，通过比对，确定波特率配置模块的工作方式(例如：高速100K、低速12.5K或其他波特率)，从而使本次上电后均按此配置方式工作。

429数据协议按输入参数匹配模块：该装配预留有配置口，可对输入到该装置的ARINC429数据信号的参数进行配置项设置，包括数据位，单位，数据最小位(例如：最低位第14位，2⁰＝1，最高位第28位，2¹⁴＝16384，单位为米)，从而使装配在每次上电前按配置项进行数据解析，还原原始数据报文。

422数据同步头判别设置校验方式模块：对输入到该装置的RS-422数据信号，进行同步头判断，以1秒钟收到的表征字头数量来区分何种类型高度源，从而进行对应的奇偶校验设置。

429数据波形波特率自适应配置模块的实现流程图，如图4所示，包括以下步骤：

步骤101、对输入脉冲进行采样，对有效脉冲数量进行判别，保留429信号，过滤其它脉冲信号。按ARINC429信号双极归零的特性对输入脉冲进行采样检测，判断信号线A、B是否差分，进而确定第一个正确的信号脉冲；

步骤102、对有效采样脉冲进行脉宽测量，计算当前脉冲串的波特率。如下图所示，计测得的脉宽为T。当收到32个满足步骤101条件的脉冲时，则将此32个码元认为是一条正确的ARINC429数据，送内部存储器，认定当前的接收波特率为1/T，若T为10μs(1±20％)，则接收波特率为100K；

步骤103、确定当前接收ARINC429接收方式，同时将数据送下一模块处理。按步骤102要求，将工作速率设定为1/T，后续均按此速率进行数据采样处理。同时，以中断的方式通知CPU，当前存在有效的ARINC429数据可以进行读取，数据以8×128深度的FIFO进行存取，待CPU通过总线方式读取当前FIFO，以保证数据完整性与连续性。

429数据协议按输入参数匹配模块的实现流程图，如图5所示，包括以下步骤：

步骤104、CPU从配置项存储器中获取当前ARINC429数据的协议配置参数。本装置设有外部维护口，在出厂装机前可根据调研情况，对ARINC429高度的协议处理进行参数配置项设置。设置内容包括数据位，数据长度和单位，参数设置后存储在装置内的存储芯片内，每次上电可以读出配置项。如步骤103所述，CPU以总线方式从上述功能模块取得当前的ARINC429数据，按参数配置项的要求，对该ARINC429数据进行解析；

步骤105、CPU按照配置参数，对原始输入ARINC429信号进行解析，获取当前高度值。CPU首先对信号的Lable进行过滤，只处理Lable203的高度数据，根据参数配置项，可以确定数据段的LSB和MSB，从而确定高度值，再根据单位要求，进行转换，从而最终确定当前的气压高度值。

步骤106、CPU按照高度输出接口要求，将高度转换为航管应答机能够解析的高度报文。按照该装置与航管应答机唯一的高度接口要求，将原始高度转换为特定的高度报文，以保证整个系统的工作。

422数据同步头判别设置校验方式模块的实现流程图，如图6所示，包括以下步骤：

步骤107、CPU首先配置串口接收方式为无校验方式，并以收到第一个数据后的1秒钟为周期，统计收到的特征数据个数。根据对比大气机和高精表的传输协议，大气机由两个特征同步头开始，即0xAA和0x55，整条报文无校验；高精表由一个特征数据同步头开始，即0xA5，整条报文为奇校验。可以通过接收的同步头判别当前输入的RS-422高度是何种高度源，并采取对应的协议处理方式。首先，CPU首先配置串口接收方式为无校验方式，若是大气机数据，其特征数据同步头为0xAA和0x55，均可正常收到；若是高精表数据，其发送数据为奇校验方式，如图2所示数据要求，在数据位后紧跟了一个奇偶校验位，如果数据位有偶数个1，则奇偶校验位为1，那么当CPU设置串口接收为无校验时，正好将此校验位当成停止位，可以正常收取此类数据；反之，因停止位前收取到的数据位数为9，则无法正常收取；其次，由于协议中高度数据按照格雷码进行编码，整个系统在地面开始通电，以地面气压高度值的格雷编码，是无法形成0xAA或0xA5的。因此，使用无校验对特征数据同步头0xAA或0xA5进行收取，完全可以辨别出0xAA和0xA5的个数，进而确定当前是何种高度源设备。

步骤108、根据统计的特征数据，判定处理方式。以1秒钟收到的特征数据同步头数据个数进行判别。从接收到第一个数据后开始计时，统计1秒钟内的接收数据个数，1秒钟后进行判断。之后，不在进行判别，按选定的工作模式进行后续数据接收处理。

步骤109、若1秒钟内接收到的Num_A5>Num_AA，则判定当前高度源为高精表，设置接收校验方式为奇校验，设置协议处理标志，后续正常接收的数据按照高精表的协议进行处理；反之则为大气机，无需重新设置接收校验方式，设置对应的协议处理标志，后续正常接收的数据按照大气机的协议进行处理。

步骤110、CPU按照高度输出接口要求，将步骤109获取到的高度转换为航管应答机能够解析的高度报文。按照该装置与航管应答机唯一的高度接口要求，将原始高度转换为特定的高度报文，以保证整个系统的工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自适应接口传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)若判断接收ARINC429高度源数据时，对载机平台上的高度源数据进行采样，并筛选出ARINC429信号作为有效采样脉冲；

(2)对有效采样脉冲进行脉宽测量，计算当前脉冲串的波特率；

(3)以计算出的波特率作为工作速率进行数据采样处理，当接收到32个有效采样脉冲时，则认为是一条正确的ARINC429数据，并送至内部存储器；

(4)CPU从配置项存储器中获取当前ARINC429数据的协议配置参数；

(5)CPU按照协议配置参数，对内部存储器中的ARINC429数据进行解析，获取当前高度值；

(6)CPU按照高度输出接口要求，将高度值转换为航管应答机能够解析的高度报文，并发送给航管应答机；

若步骤(1)判断为接收RS-422高度源数据时，进行以下步骤：

(11)CPU首先配置串口接收方式为无校验方式，并以收到第一个数据后的1秒钟为周期，统计收到的特征数据个数；

(12)根据统计的特征数据个数，判定Num_A5>Num_AA是否成立，若是，则判定当前高度源为高精表，设置接收校验方式为奇校验，设置协议处理标志，后续正常接收的数据按照高精表的协议进行处理，得到高度值；反之则为大气机，无需重新设置接收校验方式，设置对应的协议处理标志，后续正常接收的数据按照大气机的协议进行处理，得到高度值，其中Num_A5和Num_AA分别为高精表和大气机所对应的特征数据的个数；

(13)进行步骤(6)；

且步骤(5)中获取当前高度值的方法为：CPU首先对信号的Lable进行过滤，只处理Lable203的高度数据，所述Lable203为ARINC429高度源，根据参数配置项，可以确定数据段的LSB和MSB，从而确定高度值，再根据单位要求，进行转换，从而最终确定当前的气压高度值。

2.根据权利要求1所述的一种自适应接口传输方法，其特征在于，筛选有效采样脉冲的方法为：按ARINC429信号双极归零的特性进行采样检测，判断信号线A、B是否差分，进而确定出有效采样脉冲。

3.根据权利要求1所述的一种自适应接口传输方法，其特征在于，在步骤(3)发送数据的同时，还以中断的方式通知CPU，当前存在有效的ARINC429数据可以进行读取，数据以8×128深度的FIFO进行存取，待CPU通过总线方式读取当前FIFO。

4.根据权利要求1所述的一种自适应接口传输方法，其特征在于，步骤(4)中所述协议配置参数包括数据位、数据长度和单位。

5.根据权利要求1所述的一种自适应接口传输方法，其特征在于，该方法还包括对脉冲串的自适应波特率设置处理步骤：根据输入脉冲的特性预先设定对应的接收方式，若接收的是高速数据，则采样后自动设置为高接收速率，若接收的是低速数据，则采样后自动设置为低接收速率。

6.一种自适应接口传输装置，其特征在于，该装置包括：

429数据波形波特率自适应配置模块，用于对输入到该装置的ARINC429数据信号，进行连续脉冲对的脉宽测量，通过比对，确定429数据波形波特率自适应配置模块的工作方式，从而使本次上电后均按此工作方式工作；

429数据协议按输入参数匹配模块，用于对输入到该装置的ARINC429数据信号的参数进行配置项设置，从而使装置在每次上电前按配置项进行数据解析，还原原始数据报文；

所述进行数据解析，还原原始数据报文的方法为：

CPU首先对信号的Lable进行过滤，只处理Lable203的高度数据，所述Lable203为ARINC429高度源，根据参数配置项，可以确定数据段的LSB和MSB，从而确定高度值，再根据单位要求，进行转换，从而最终确定当前的气压高度值；

CPU按照高度输出接口要求，将高度转换为航管应答机能够解析的高度报文；

422数据同步头判别设置校验方式模块，用于对输入到该装置的RS-422高度源数据，进行同步头判断，以1秒钟收到的表征字头数量来区分何种类型高度源，从而进行对应的奇偶校验设置；

所述奇偶校验设置的方法为：

CPU首先配置串口接收方式为无校验方式，并以收到第一个数据后的1秒钟为周期，统计收到的特征数据个数；

根据统计的特征数据个数，判定Num_A5>Num_AA是否成立，若是，则判定当前高度源为高精表，设置接收校验方式为奇校验，设置协议处理标志，后续正常接收的数据按照高精表的协议进行处理，得到高度值；反之则为大气机，无需重新设置接收校验方式，设置对应的协议处理标志，后续正常接收的数据按照大气机的协议进行处理，得到高度值，其中Num_A5和Num_AA分别为高精表和大气机所对应的特征数据的个数；

CPU按照高度输出接口要求，将高度值转换为航管应答机能够解析的高度报文，并发送给航管应答机。