CN106302022A - 一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统，该机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统包括总线收发控制器，包括依次相互连接的曼彻斯特码电平调理单元、单片机和RS‑232总线电平调理单元，曼彻斯特码电平调理单元与大气数据系统连接；总线数据分析单元，与RS‑232总线电平调理单元通过数据通信电缆连接，总线数据分析单元通过计算机内的总线数据分析软件完成数据解析。本发明的一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统解决了机载大气数据系统曼彻斯特码实时解析及仿真的问题，满足了对大气数据系统曼彻斯特码部分进行完全测试的需求。

Description

一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统

技术领域

本发明涉及航空维修领域，尤其涉及一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统。

背景技术

机载大气数据系统内部采用曼彻斯特码传输数据时，在进行检测和维修的过程中，需对总线数据进行解析及仿真，目前国内还没有实时解析及仿真的办法，而机上通电检查的方法不容易精确控制，也很难模拟极端环境进行完全测试，对于一些隐性故障难以做到精确判定，从而影响飞行安全。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，针对机上通电检查的方法不容易精确控制，也很难模拟极端环境进行完全测试，对于一些隐性故障难以做到精确判定，从而影响飞行安全的问题，提出了一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统，该机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统包括：总线收发控制器，包括依次相互连接的曼彻斯特码电平调理单元、单片机和RS-232总线电平调理单元，曼彻斯特码电平调理单元与大气数据系统连接，在数据解析的过程中，总线收发控制器用于将曼彻斯特码总线数据转换为RS-232串行总线数据；总线数据分析单元，与RS-232总线电平调理单元通过数据通信电缆连接，总线数据分析单元通过计算机内的总线数据分析软件完成数据解析，以及在数据仿真的过程中，经总线数据分析软件将需要仿真的数据转换为RS-232串行总线数据，经数据通信电缆传输，由总线收发控制器转换为曼彻斯特码总线数据。

其中，机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统进一步包括大气数据系统，大气数据系统包括大气数据计算机和分别与其连接的气压高度表、空速指示器、温度/真空速指示器、预选/报警器，大气数据计算机与总线收发控制器连接，用于收集大气数据。

其中，大气数据计算机和气压高度表、空速指示器、温度/真空速指示器、预选/报警器之间均通过曼彻斯特码总线传输数据，数据更新率17次/s，24位数据为一帧，帧间隔12位。

其中，总线收发控制器中进一步包括通道切换模块，通道切换模块与大气数据系统连接，用于切换通道，方便与不同类型的被测件连接，通道切换模块通过波段开关实现切换。

其中，曼彻斯特码电平调理单元包括并列的曼彻斯特码接收电平转换模块和曼彻斯特码发送电平转换模块，曼彻斯特码接收电平转换模块用于将曼彻斯特总线的电平转换为TTL标准的电平，曼彻斯特码发送电平转换模块用于将TTL标准电平转换为曼彻斯特总线电平。

其中，总线收发控制器中进一步包括串口转曼彻斯特模块，用于将串口数据与曼彻斯特码互相转换，串口转曼彻斯特模块基于单片机实现，单片机为STM32单片机。

其中，RS-232总线电平调理单元包括RS232转TTL电平模块，RS232转TTL电平模块将计算机所用的RS232标准的电平转换为TTL标准的电平，满足两者之间的通信，同时起到信号隔离的作用。

其中，总线收发控制器中进一步包括电源模块，与总线收发控制器内的其余模块连接，将输入的220V市电转换为系统所需的5V、12V，并指示电源是否接通。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明的一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统解决了机载大气数据系统曼彻斯特码实时解析及仿真的问题，满了足对大气数据系统曼彻斯特码总线部分进行完全测试的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统的结构示意图；

图2是图1中的曼彻斯特码接收电平转换模块的电路示意图；

图3是图1中的曼彻斯特码发送电平转换模块的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统，请参见图1，图1是本发明提供的一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统的结构示意图。该机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统包括大气数据系统10、大气数据计算机11、气压高度表12、空速指示器13、温度/真空速指示器14、预选/报警器15、曼彻斯特码总线20、总线收发控制器30、通道切换模块301、曼彻斯特码电平调理单元31、曼彻斯特码接收电平转换模块311、曼彻斯特码发送电平转换模块312、单片机32、串口转曼彻斯特模块321、RS-232总线电平调理单元33以及RS232转TTL电平模块331。

大气数据系统10包括大气数据计算机11和分别与其连接的气压高度表12、空速指示器13、温度/真空速指示器14、预选/报警器15，大气数据计算机11用于收集大气数据，并通过曼彻斯特码总线20传输数据，数据更新率17次/s，24位数据为一帧，帧间隔12位。

总线收发控制器30包括依次相互连接的曼彻斯特码电平调理单元31、单片机32和RS-232总线电平调理单元33。总线收发控制器30中进一步包括通道切换模块301，通道切换模块301与大气数据系统10的大气数据计算机11连接，用于切换通道，方便与不同类型的被测件连接，通道切换模块301通过波段开关实现切换。曼彻斯特码电平调理单元31通过通道切换模块301与大气数据计算机11连接。

曼彻斯特码电平调理单元31包括并列的曼彻斯特码接收电平转换模块311和曼彻斯特码发送电平转换模块312。

曼彻斯特码接收电平转换模块311用于将曼彻斯特总线电平转换为TTL标准的电平，请参见图2，图2是曼彻斯特码接收电平转换模块的电路示意图，具体转换方法如下：该电路中主电路R1、R2、R7、U1，为运放作比较器的典型电路，即当运放的+端电压高于-端电压，运放则输出最大值(即运放的电源电压V+5V)；当运放的+端电压低于-端电压，运放则输出最小值(即运放的电源电压V-0V)。但考虑到低电平时需要留有一定的冗余防干扰，因此需要辅助偏置电路R3～R6。当输入VH高于VL时超过门限值时，当运放的+端电压高于-端电压，则运放输出最大值，即运放的电源电压5V，反之则输出0V。该电路VOUT的电流本质上是来源于运放，而输入端VH、VL正是起到控制运放处于何种状态的控制信号。

曼彻斯特码发送电平转换模块312用于将TTL标准电平转换为曼彻斯特总线电平，请参见图3，图3是曼彻斯特码接收电平转换模块的电路示意图，具体转换方法如下：当输入低电平时，三极管Q1基极为低电平，三极管Q1截止，三极管Q1的集电极相当于断路，因此电压为12V；三极管Q3基极和发射集都为电源电压12V，因此三极管Q3截止；二极管D1输入端为12V，因此二极管D1反向截止，因此二极管D1相当于断路；电源电压12V通过电阻R4和二极管D2、电阻R5分压再接到地，因此三极管Q2基极为高电平，从而三极管Q2导通；综上所述，输入低电平时，三极管Q3截止，三极管Q2导通，电流途径为VOUT、R6、Q2到地，从而VOU输出低电平，其它元器是作为构建三极管Q2、Q3状态的辅助电路或保护电路。当输入高电平时，三极管Q1基极为高电平，三极管Q1导通，因此三极管Q1的集电极为0V；电阻R3、R2对电源电压进行分压，即三极管Q3基极为11.2V，因此三极管Q3导通，三极管Q3集电极电压等于电源电压12V；二极管D1输入端为0V，因此二极管D1导通，因此二极管D1输入端为约0.7V；二极管D2输入端即约0.7V，输出端就远低于0.7V，小于三极管Q2所需的导通电压，因此三极管Q2截止；综上所述，输入高电平时，三极管Q3导通，三极管Q2截止，电流途径为电源电压12V、Q3、R6、VOUT，从而VOU输出高电平，其它元器是作为构建三极管Q2、Q3状态的辅助电路或保护电路。

总线收发控制器30中进一步包括串口转曼彻斯特模块321，用于将串口数据与曼彻斯特码互相转换，串口转曼彻斯特模块321基于单片机32实现，单片机32为STM32单片机。

RS-232总线电平调理单元33包括RS232转TTL电平模块331，RS232转TTL电平模块331将计算机所用的RS232标准的电平转换为TTL标准的电平，满足两者之间的通信，同时起到信号隔离的作用。

总线收发控制器30中进一步包括电源模块(未图示)，与总线收发控制器30内的其余模块连接，将输入的220V市电转换为系统所需的5V、12V，并指示电源是否接通。

总线数据分析单元50与RS-232总线电平调理单元33通过数据通信电缆40连接，总线数据分析单元50通过计算机内的总线数据分析软件完成数据解析，以及在数据仿真的过程中，经总线数据分析软件将需要仿真的数据转换为RS-232串行总线数据，经数据通信电缆40传输，由总线收发控制器30转换为曼彻斯特码总线数据。

在使用该机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统时的实现过程为:数据解析时，总线收发控制器30将曼彻斯特码总线20数据转换为RS-232串行总线数据，经数据通信电缆40传送到计算机的总线数据分析单元50中，经总线数据分析软件解析数据；数据仿真时，总线数据分析单元50将需要仿真的数据转换为RS-232串行总线数据，经数据通信电缆40传输，最后由总线收发控制器30转换为曼彻斯特码总线数据。

测试原理及方法(以气压高度表为例)：气压高度表通过内置的传感器采集当前的气压，分析后将其转换为曼彻斯特码发出给大气数据计算机，对气压高度表的测试如下：通过气压泵模拟100m高度的气压，测量其输出的曼彻斯特码是不是100m，再模拟1000m、2000m等，测量多个点都是合格的从而判定该机载设备是合格的。

对于大气数据计算机，其输入就是气压高度表这些传感器发给它的信息，经过综合计算后，再输出修正后的气压、高度、空速等信息。因此对其测试即需要模拟各种传感器给它输入的信息(不少是曼彻斯特码总线)，再监控其输出的信息(一般采用ARINC 429总线、电压信号等多种方式)，通过输入输出的信息对比，判断该机载设备的性能。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明的一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统解决了机载大气数据系统曼彻斯特码实时解析及仿真的问题，满了足对大气数据系统曼彻斯特码总线部分进行完全测试的需求。

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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统，其特征在于，所述机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统包括：

总线收发控制器，包括依次相互连接的曼彻斯特码电平调理单元、单片机和RS-232总线电平调理单元，在数据解析的过程中，所述总线收发控制器用于将曼彻斯特码总线数据转换为RS-232串行总线数据；

总线数据分析单元，与所述RS-232总线电平调理单元通过数据通信电缆连接，所述总线数据分析单元通过计算机内的总线数据分析软件完成数据解析，以及在数据仿真的过程中，经所述总线数据分析软件将需要仿真的数据转换为RS-232串行总线数据，经所述数据通信电缆传输，由所述总线收发控制器转换为曼彻斯特码总线数据。

2.根据权利要求1所述的机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统，其特征在于，所述机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统进一步包括大气数据系统，所述大气数据系统包括大气数据计算机和分别与其连接的气压高度表、空速指示器、温度/真空速指示器、预选/报警器，所述大气数据计算机与所述总线收发控制器连接，用于收集大气数据。

3.根据权利要求2所述的机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统，其特征在于，所述大气数据计算机和气压高度表、空速指示器、温度/真空速指示器、预选/报警器之间均通过所述曼彻斯特码总线传输数据，数据更新率17次/s，24位数据为一帧，帧间隔12位。

4.根据权利要求1所述的机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统，其特征在于，所述总线收发控制器中进一步包括通道切换模块，所述通道切换模块与所述大气数据系统连接，用于切换通道，方便与不同类型的被测件连接，所述通道切换模块通过波段开关实现切换。

5.根据权利要求4所述的机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统，其特征在于，所述曼彻斯特码电平调理单元包括并列的曼彻斯特码接收电平转换模块和曼彻斯特码发送电平转换模块，所述曼彻斯特码接收电平转换模块用于将所述曼彻斯特总线的电平转换为TTL标准的电平，所述曼彻斯特码发送电平转换模块用于将TTL标准电平转换为曼彻斯特总线电平。

6.根据权利要求5所述的机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统，其特征在于，所述总线收发控制器中进一步包括串口转曼彻斯特模块，用于将串口数据与曼彻斯特码互相转换，所述串口转曼彻斯特模块基于所述单片机实现，所述单片机为STM32单片机。

7.根据权利要求6所述的机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统，其特征在于，所述RS-232总线电平调理单元包括RS232转TTL电平模块，所述RS232转TTL电平模块将计算机所用的RS232标准的电平转换为TTL标准的电平，满足两者之间的通信，同时起到信号隔离的作用。

8.根据权利要求7所述的机载大气数据系统曼彻斯特码解析及仿真系统，其特征在于，所述总线收发控制器中进一步包括电源模块，与所述总线收发控制器内的其余模块连接，将输入的220V市电转换为系统所需的5V、12V，并指示电源是否接通。