CN105116772A - 一种用于飞机客舱接口管理的装置及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞机客舱接口管理的装置及运行方法,包括：航空连接器、ARINC600连接器、状态指示灯、客舱多类型数据处理板和背板，其特征是：所述的航空连接器还包括最小系统模块、电源模块、离散硬线信号处理模块、ARINC429总线收发处理模块、以太网处理模块、客舱状态指示牌驱动模块、RS485/422和RS232通讯模块。该接口管理装置大大方便了多路数据汇聚到以太网信号端进行集中上传，或管理终端通过单个以太网端口实现对多路离散硬线信号、ARINC429信号上数据的控制指令发送或状态信息读取，本发明具有功能完善、可靠性高、质量轻等优点。

Description

一种用于飞机客舱接口管理的装置及运行方法

技术领域

本发明属于飞机客舱系统领域，具体涉及一种用于大型客机的客舱接口管理的装置。

背景技术

客舱接口管理装置是客舱核心系统的重要组成部件，管理着客舱系统内、外部设备信号的相互通讯，是客舱系统内、外部设备之间的“桥梁”，客舱接口管理装置的性能直接决定了客舱系统设备之间的信号通讯。该装置可以更好的满足飞机驾驶员、乘务员通过客舱指示牌、客舱管理终端对客舱设备状态信息的了解，具体包括客舱照明状态信息、应急电池供电信息、乘客呼叫信息、客舱盥洗室水/废水状态、起落架信息、发动机状态信息、禁烟信号、系紧安全带信息等，实现各设备状态的实时更新。

现有的设备功能较为简单，只具备单类型数据处理及分发，没有多种类型数据或协议转换的功能，仅适用于小型飞机的数据接口管理，已不能完全满足大型客机上的客舱接口管理需求。

发明内容

针对已有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于飞机客舱接口管理的装置及运行方法，本发明丰富了数据类型多样化，可处理ARINC429信号与以太网信号之间、多路离散硬线信号与以太网信号之间的相互转换，使得多路数据得以汇聚到以太网信号端进行集中上传，或管理终端通过单个以太网端口实现对多路离散硬线信号、ARINC429信号上数据的控制指令发送或状态信息读取。

本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种用于飞机客舱接口管理的装置，包括：航空连接器、ARINC600连接器、状态指示灯、客舱多类型数据处理板和背板，所述的客舱多类型数据处理板包括最小系统模块、离散硬线信号处理模块、ARINC429总线收发处理模块、以太网处理模块、客舱状态指示牌驱动模块。

所述的最小系统模块用于完成对客舱状态指示牌接口控制、离散硬线信号的处理及转发和ARINC429信号的处理及分发，另外完成离散硬线信号、ARINC429信号、以太网信号之间的数据实时转换和传输；

所述的离散硬线信号模块用于将从设备接口处传来的离散硬线信号进行数据处理和打包，并上传至最小系统模块；同时将最小系统模块传来的离散硬线信号处理后传输给相应设备；

所述的ARINC429总线收发处理模块用于对从飞机航电核心系统接收到的ARINC429信号进行协议转换后，再将ARINC429信号发送给最小系统模块；

所述的客舱状态指示牌驱动模块用于接收最小系统模块的控制信号，并驱动28V的客舱指示牌上的指示灯；

所述的以太网处理模块用于将最小系统模块内以太网控制器模块的输入或输出以太网信号通过外围电路进行信号转换和隔离；

所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置还包括电源模块，所述的电源模块用于将直流28V的DC电源电压转换成普通的12V电压，进而再传输给本装置所含的各个模块。

最小系统模块包括处理器、FLASH、DDR、以太网控制器模块。

所述的用于客舱接口管理的装置还包括RS485/422和RS232通讯模块，所述的RS485/422和RS232通讯模块作为通讯串口，用于设备的调试，其中RS232用于外部设备对系统的调试及维护，RS485/422通讯模块作为备用端，用于设备的功能扩充或升级。

离散硬线信号处理模块除所述功能外，也用于将28V高电平信号与处理器可读的3.3V低电平信号做相互转换。

ANINC429总线收发处理模块中的ANINC429总线收发接口包括2路接收信号和2路发送信号，采用的ANINC429协议芯片包括8路接收信号和4路发送信号，满足现有收发接口及接口备用需求。

进一步的，所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置还包括系统自检及复位模块，用于对本发明所述的用于飞机客舱接口管理的装置的装置进行上电自检、周期自检和维护自检。

一种用于飞机客舱接口管理的运行方法，包括：

(1)ARINC429总线收发处理模块将从飞机航电核心系统接收到的ARINC429信号进行协议转换，转为最小系统模块可处理的高低电平信号；

(2)最小系统模块再将该高低电平信号打包成以太网信号经以太网处理模块发送到外部的客舱管理终端，以显示相关的ARINC429信号；同时，以太网处理模块将从客舱管理终端获得的以太网信号经最小系统模块处理后将以太网信号进行解析并经ARINC429总线收发处理模块发送ARINC429信息到外部设备；

(3)离散硬线信号处理模块将需要上传的离散信号经最小系统模块进行数据处理和打包，并转为以太网信号形式；

(4)以太网信号经以太网处理模块发送到客舱管理终端进行状态显示，同时，客舱管理终端的导通或关断信号经以太网处理模块接收，并送入最小系统模块，最小系统模块进行解析后，经离散硬线信号处理模块发到所需设备接口上；

(5)系统自检及复位模块定期对系统进行定期的或人为的维护与自检，处理器发生故障时，系统自检及复位模块通过看门狗进行复位操作。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明可同时处理ARINC429与以太网信号之间、多路离散硬线信号与以太网信号之间数据的相互转化，在功能上新增了阅读灯驱动功能、信号牌驱动功能、阅读灯开关及乘务员呼叫开关接口功能以及内部故障诊断、处理的功能，大大方便了多路数据汇聚到以太网信号端进行集中上传，或管理终端通过单个以太网端口实现对多路离散硬线信号、ARINC429信号上数据的控制指令发送或状态信息读取，本发明功能完善、可靠性高、且装置质量轻。

附图附表说明

图1为本发明一种用于飞机客舱接口管理装置的连接关系图；

图2为本发明一种用于飞机客舱接口管理装置的架构(内部布局)图；

图3为本发明一种用于飞机客舱接口管理装置的硬件设计框图；

图4为本发明一种用于飞机客舱接口管理装置的系统自检流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明是如何实现的。

如图1所示，本发明主要实现的是客舱接口管理装置将飞机航电核心系统上2路的ARINC429收发信号与1路100M以太网信号进行相互间的实时转换，使乘务员通过客舱管理终端了解盥洗室水/废水状态、客舱环境温度信息；将16路离散硬线信号(8路接收和8路发送)与1路100M以太网信号进行实时转换及更新，使乘务员更好的了解飞机起落架信息、发动机状态信息、空地状态信息、氧气供应状态信息、禁烟信号和系好安全带状态信息等。该装置连接客舱内/外部多个系统的离散硬线信号，使相关的离散硬线信号与以太网信号进行实时数据转换，解决多个系统间离散信号的转接问题，另外，本发明完成了8路客舱指示牌信号的驱动功能，从而使驾驶员、乘务员更方便的掌握客舱照明系统状态信息、应急电池供电信息、乘客呼叫信息等。

如图2所示，一种用于飞机客舱接口管理的装置，包括：航空连接器、ARINC600连接器、状态指示灯、客舱多类型数据处理板和背板，如图3所示，所述的客舱多类型数据处理板包括最小系统模块、电源模块、离散硬线信号处理模块、ARINC429总线收发处理模块、以太网处理模块、客舱状态指示牌驱动模块、RS485/422和RS232通讯模块，

所述的最小系统模块与电源模块、离散硬线信号处理模块、ARINC429总线收发处理模块、以太网处理模块、客舱状态指示牌驱动模块、RS485/422和RS232通讯模块相连，最小系统模块包括处理器、FLASH、DDR、以太网控制器模块，用于对客舱状态指示牌接口控制、离散(硬线)信号处理及转发，及通过处理器上的SPI接口完成ARINC429信号处理及分发，通过自带的以太网控制器模块及外围的以太网处理模块完成多路硬线信号、ARINC429信号、以太网信号之间的数据实时转换和传输；

本发明的处理器选用集成度较高的16位微处理器I.MX53。该处理器自带有1路以太网控制器、多路的UART口、SPI接口、100路左右GPIO接口等，满足该装置对大量不同类型接口的技术要求，完全解决接口不够用所导致的接口外扩问题。该装置只需供电，即可独立正常工作。所述的RS485/422和RS232通讯模块作为通讯串口，用于设备的调试，其中RS232用于外部设备对系统的调试及维护，RS485/422通讯模块作为备用端，方便设备的功能扩充或升级；

进一步的，所述的ANINC429总线收发处理模块内含ANINC429总线收发接口和ANINC429协议芯片，用于航电核心系统与处理器之间的通信，该模块改变了传统采用FPGA进行协议转换的方式，不用过航空DO-178B软件认证，从而减小人力和财力投入，降低研制成本；

进一步的，所述的电源模块用于将直流28V的DC电源电压转换成普通的12V电压，12V电源电压再根据各个模块的需要电压，通过电源IC芯片转换成所需的各自电压；

进一步的，离散硬线信号处理模块内一般采用普通三极管电路进行电平转换，为达到信号隔离转换目的，这里采用光耦器件进行搭建电压转换电路，利用光耦器件内部光耦控制三极管通断实现电压信号的高低转换及隔离；

进一步的，所述的客舱状态指示牌驱动模块用于驱动28V的客舱指示牌上的指示灯；

进一步的，所述的以太网处理模块用于将最小系统模块内的以太网控制器模块的输入或输出以太网信号通过外围电路进行信号转换和隔离。

进一步的，ANINC429总线收发处理模块中的ANINC429总线收发接口包括2路接收信号和2路发送信号，采用的ANINC429协议芯片包括8路接收信号和4路发送信号，满足现有收发接口及接口备用需求。

进一步的，所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置还包括系统自检及复位模块，用于对本发明进行上电自检、周期自检和维护自检。

进一步的，从飞机航电核心系统接收的ARINC429总线信号经本发明的航空连接器接口进入，并经ARINC429总线收发处理模块进行电平转换，再通过带有SPI接口的ANINC429协议芯片进行协议转换，转换为基于SPI接口的信号送交处理器进行处理，处理器再将经过处理的信号通过以太网接口传输到客舱管理终端进行状态显示；同样，从客舱管理终端传输的含ARINC429信息的以太网控制指令到该装置的以太网接口进入处理器，处理器再将相关指令进行转换并通过SPI接口ANINC429协议芯片，再通过驱动器芯片进行电平转换后将标准的ARINC429信号发送到另一设备端，实现对相关设备的控制。

ARINC429信号与以太网信号的转换过程如下：

(1)利用软件的方法封装SPI总线，实现ARINC429总线收发处理模块与处理器之间的信息传输。当ARINC429数据被ARINC429总线收发处理模块接收后，ARINC429数据模块通过SPI异步传输的方式将数据传输给处理器，ARINC429数据传输的格式如表1所示，

Type	command	DATA	CRC
				数据源	指令目标源	ARINC429数据	帧校验

表1

(2)处理器接收到SPI指令后需要进行解析，填入特定的数据结构格式，为数据存储和数据转发做准备。

其中，ARINC429数据格式如表2所示。

表2

(3)处理器利用TCP协议将收到ARINC429数据信息传输到处理器自带的以太网控制器及外围的以太网处理模块，将ARINC429数据打包发出。

以上过程可逆。

离散硬线信号处理模块将需要上传的离散信号经最小系统模块进行数据处理和打包，并转为以太网信号形式，经以太网处理模块发送到客舱管理终端进行状态显示，同时，客舱管理终端的导通或关断信号经以太网处理模块接收，并送入最小系统模块，最小系统模块进行解析后，经离散硬线信号处理模块发到所需设备接口上；

进一步的，对于多路离散硬线信号的输入、输出处理，这里具体采用将飞机28V的高电平输入信号经过电平转换，转为处理器可读的3.3V低电平信号；将处理器输出的3.3V低电平信号经过电平放大，转为28V的高电平信号输出到相关的设备中。对于客舱状态指示牌上的指示灯驱动，通过本发明的处理器自带的每一路GPIO口来实现对各路指示灯的驱动，采用GPIO接口上的高低电平信号来控制三极管的导通截止，三极管的高低信号通过连接继电器，实现对继电器上线圈的闭合与断开，完成继电器的隔离开与关，从而使处理器通过输出的高低电平信号实现对客舱指示牌上指示灯的点亮或熄灭进行控制及隔离。

离散硬线数据与以太网信号的转换过程如下：

(1)利用软件的方法封装离散硬线I/O数据传输方式，实现离散硬线信号处理模块与处理器之间的信息传输。当离散硬线数据被离散硬线信号处理模块接收后，离散硬线信号处理模块立即将该信息发给处理器。

(2)处理器接收到离散硬线数据信息后，填入特定的数据结构格式，生成某一时刻离散量信息统计表，为数据存储和数据转发做准备。

(3)处理器利用TCP协议将收到离散硬线数据信息传输到处理器自带的以太网控制器及外围的以太网处理模块，将离散量数据打包发出。

以上过程可逆。

系统自检及复位模块定期对系统进行定期的或人为的维护与自检，处理器发生故障时，系统自检及复位模块通过看门狗进行复位操作。

如图4所示，客舱接口管理装置的系统上电自检、周期自检、维护自检过程为：系统开机上电时先对处理器芯片复位，复位之后立即进行上电自检，如果上电自检失败，软件和硬件看门狗立即复位芯片，如果上电自检成功，那么顺利进入到系统工作状态，然后在系统工作状态进行周期性自检和维护自检，如果自检失败同样进行软件或硬件看门狗复位，如果自检完成系统还是有任务的话就立即进入工作状态，如果系统没有任务，那么系统就进入系统空闲等待状态，一旦有任务来临，系统将被唤醒进入工作状态。

Claims (10)

1.一种用于飞机客舱接口管理的装置，包括：航空连接器、ARINC600连接器、状态指示灯、客舱多类型数据处理板和背板，其特征是：所述的客舱多类型数据处理板包括最小系统模块、ARINC429总线收发处理模块、以太网处理模块，

所述的最小系统模块用于完成对客舱状态指示牌接口控制、离散硬线信号的处理及转发和ARINC429信号的处理及分发，另外完成离散硬线信号、ARINC429信号、以太网信号之间的数据实时转换和传输；

所述的ARINC429总线收发处理模块用于对从飞机航电核心系统接收到的ARINC429信号进行协议转换后，再将ARINC429信号发送给最小系统模块；

所述的以太网处理模块用于将最小系统模块内以太网控制器模块的输入或输出以太网信号通过外围电路进行信号转换和隔离。

2.根据权利要求1所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置，其特征是：所述的客舱多类型数据处理板还包括离散硬线信号处理模块，所述的离散硬线信号处理模块用于将从设备接口处传来的离散硬线信号进行数据处理和打包，并上传至最小系统模块；同时将最小系统模块传来的离散硬线信号处理后传输给相应设备。

3.根据权利要求1所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置，其特征是：所述的客舱多类型数据处理板还包括客舱状态指示牌驱动模块,所述的客舱状态指示牌驱动模块用于接收最小系统模块的控制信号，并驱动28V的客舱指示牌上的指示灯。

4.根据权利要求1所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置，其特征是：所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置还包括电源模块，所述的电源模块用于将直流28V的DC电源电压转换成普通的12V电压，进而再传输给本装置所含的各个模块。

5.根据权利要求1所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置，其特征是：最小系统模块包括处理器、FLASH、DDR、以太网控制器模块。

6.根据权利要求1所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置，其特征是：所述的用于客舱接口管理的装置还包括RS485/422和RS232通讯模块，所述的RS485/422和RS232通讯模块作为通讯串口，用于设备的调试，其中RS232用于外部设备对系统的调试及维护，RS485/422通讯模块作为备用端，用于设备的功能扩充或升级。

7.根据权利要求1所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置，其特征是：离散硬线信号处理模块除所述功能外，也用于将28V高电平信号与处理器可读的3.3V低电平信号做相互转换。

8.根据权利要求1所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置，其特征是：ANINC429总线收发处理模块中的ANINC429总线收发包括2路接收信号和2路发送信号。

9.根据权利要求1所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置，其特征是：所述的一种用于飞机客舱接口管理的装置还包括系统自检及复位模块，用于对本发明所述的用于飞机客舱接口管理的装置的装置进行上电自检、周期自检和维护自检。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种用于飞机客舱接口管理的运行方法，其特征是：

(1)ARINC429总线收发处理模块将从飞机航电核心系统接收到的ARINC429信号进行协议转换，转为最小系统模块可处理的高低电平信号；

(2)最小系统模块再将该高低电平信号打包成以太网信号经以太网处理模块发送到外部的客舱管理终端，以显示相关的ARINC429信号信息；同时，以太网处理模块将从客舱管理终端获得的以太网信号经最小系统模块处理后将以太网信号进行解析并经ARINC429总线收发处理模块发送ARINC429信息到外部设备；

(3)离散硬线信号处理模块将需要上传的离散信号经最小系统模块进行数据处理和打包，并转为以太网信号形式；

(4)以太网信号经以太网处理模块发送到客舱管理终端进行状态显示，同时，客舱管理终端的导通或关断信号经以太网处理模块接收，并送入最小系统模块，最小系统模块进行解析后，经离散硬线信号处理模块发到所需设备接口上；

(5)系统自检及复位模块定期对系统进行定期的或人为的维护与自检，处理器发生故障时，系统自检及复位模块通过看门狗进行复位操作。