CN109726155A - 一种机载应答机的多总线接口系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机载应答机的多总线接口系统，包括多总线输入模块、逻辑控制模块、数据处理模块和输出模块，所述逻辑控制模块包括协议解析模块和并行总线逻辑控制模块，所述多总线输入模块通过所述协议解析模块或直接与所述并行总线逻辑控制模块对应连接，所述并行总线逻辑控制模块通过所述数据处理模块对应连接所述输出模块。多总线接口系统兼容ARINC429总线、1553B总线、RS422总线和CAN总线四种机载总线，安装本系统的机载应答机在更换飞机平台时，仅通过更改软件配置文件即可实现飞机平台更换，机载应答机硬件和嵌入式软件均可保持不变，将因机载总线更改对机载应答机引起的改变降低至最小。

Description

一种机载应答机的多总线接口系统

技术领域

本发明涉及监视雷达设备，尤其是一种机载应答机多总线接口系统。

背景技术

机载应答机属于飞机必需装备的二次监视雷达设备，它通过天线接收来自空间的二次监视雷达询问信号，并将飞机的飞行高度、航班号或任务信息等信号通过天线发射回去，从而实现地面对飞机的监视和飞行管理。机载应答机组成至少包括应答主机和应答天线，其控制方式分为两种：1)使用应答主机配套的控制盒，通过操作控制盒面板开关实施控制；2)使用机载总线通讯技术，通过机载总线发送命令实施控制。目前航空通讯总线技术中常用的机载总线有RS422总线、ARINC429总线、1553B总线以及CAN总线等，机载设备使用的总线需由飞机总体设计单位统一指定。

由于机载总线具有多样性，各飞机总体设计单位采用的机载总线及配套的软件接口协议常常不同。为适应不同的飞机平台，常常需要定制生产机载应答机，这导致机载应答机种类繁多、型号复杂。对机载应答机的生产供货商来说，这增加了额外的重复设计成本和管理成本；对飞机总体设计单位来说，这增加了额外的重复设计等待时间，更承担了因设计变更所可能引发的风险。

发明内容

基于现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种能够适应外部多种机载总线，能将外部多种不同机载总线上传的控制指令转换为标准格式指令下发给机载应答机处理模块，也能将机载应答机标准状态信息转换为不同总线要求格式的数据上传给对应总线的机载应答机多总线接口系统。

本发明能够以多种方式实现，包括方法、系统、设备或装置，在下面论述本发明的几个实施例。

一种机载应答机的多总线接口系统，包括多总线输入模块、逻辑控制模块、数据处理模块和输出模块，所述逻辑控制模块包括协议解析模块和并行总线逻辑控制模块，所述多总线输入模块通过所述协议解析模块或直接与所述并行总线逻辑控制模块对应连接，所述并行总线逻辑控制模块通过所述数据处理模块对应连接所述输出模块。

进一步地，多总线输入模块包括输入接口、RS422电路、ARINC429电路、1553B电路和CAN电路。

进一步地，所述协议解析模块用于实现差分格式数据与并口格式数据之间的协议转换，并按照所连接总线的通讯方式完成与数据处理模块间的数据交换，所述并行总线逻辑控制模块用于实现通道分配工作。

进一步地，所述协议解析模块包括ARINC429总线数据协议解析模块和1553B总线数据协议解析模块。

进一步地，所述ARINC429电路通过ARINC429总线数据协议解析模块对应连接所述并行总线逻辑控制模块，所述1553B电路通过1553B总线数据协议解析模块对应连接所述并行总线逻辑控制模块。

进一步地，所述数据处理模块接收所述逻辑控制模块输出的数据，并按照配置文件将所述数据协议解析为机载应答机可处理的标准化数据；或接收所述机载应答机输出的标准化数据，并按照配置文件将所述标准化数据协议解析为总线要求格式的数据。

进一步地，所述数据处理模块的工作流程包括：

读取配置文件；

判断总线是否启用，接收启用总线数据；

将接收的总线数据解析转换为标准化控制信息；

将所述标准化控制信息输出至输出模块。

进一步地，所述数据处理模块按照配置文件中的数据定义映射表将接收的总线数据解析转换为标准化数据。

进一步地，所述数据处理模块设置有串口、CAN接口和GPIO接口。

进一步地，所述多总线接口系统设置有离散信号通道，用于实现机载应答机内外部信号直接交互。

本发明实施例可实现的积极有益技术效果包括：多总线接口系统兼容ARINC429总线、1553B总线、RS422总线和CAN总线四种机载总线，安装本系统的机载应答机在更换飞机平台时，仅通过更改软件配置文件即可实现飞机平台更换，机载应答机硬件和嵌入式软件均可保持不变，将因机载总线更改对机载应答机引起的改变降低至最小；机载应答机生产供货商可避免无谓的重复开发，减少了因机载总线更换导致的同质化产品重复生产，可大幅降低科研成本和人力管理成本；减小了重新开发可能引入的风险，可保证最大限度地使用定型的产品状态，可以有效保证产品质量。

本发明的其他方面和优点根据下面结合附图的详细的描述而变得明显，所述附图通过示例说明本发明的原理。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明实施例提供的多总线接口系统结构框图；

图2为本发明实施例提供的RS422电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的ARINC429电路结构示意图；

图4为本发明实施例提供的CAN电路结构示意图；

图5为本发明实施例提供的1553B电路结构示意图；

图6为本发明实施例提供的逻辑控制模块电路结构示意图；

图7为本发明实施例提供的逻辑控制模块电路结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

图1为本发明实施例提供的多总线接口系统结构框图，如图1所示，包括多总线输入模块、逻辑控制模块、数据处理模块和输出模块，所述逻辑控制模块包括协议解析模块和并行总线逻辑控制模块，所述多总线输入模块通过所述协议解析模块或直接与所述并行总线逻辑控制模块对应连接，所述并行总线逻辑控制模块通过所述数据处理模块对应连接所述输出模块。

航空通讯总线技术中常用的机载总线包括RS422总线、ARINC429总线、1553B总线和CAN总线，本发明实施例的多总线输入模块包括输入接口、RS422电路、ARINC429电路、1553B电路和CAN电路。

作为具体实施例，图2为本发明实施例提供的RS422电路结构示意图，本电路采用4片通用RS422芯片及外围电路搭建，虚线框为本模块处理电路。

左侧为2路输入RS422信号，实现两个功能：1)将差分格式的RS422机载应答机控制信息转换为TTL格式；2)将TTL格式的机载应答机状态信息转换为差分格式的RS422信号发送给外部机载总线。

右侧为2路输出RS422信号，实现两个功能：1)将标准化之后的TTL格式的RS422机载应答机控制信息转换为差分格式发送给机载应答主机的处理模块；2)将差分格式的机载应答机状态信息转换为TTL格式发送给处理电路。

配置电阻为0Ω电阻，根据需求决定是否焊接，以实现电路供电开关和RS422总线通道选通功能。

作为具体实施例，图3为本发明实施例提供的ARINC429电路结构示意图，本电路采用通用ARINC429收发芯片搭建。接收芯片接收外部差分格式的ARINC429信号，将其转换为TTL格式信号后送入处理电路，经处理电路协议解析后，打包好要回传的信息通过发送芯片发送给机载总线。

配置电阻为0Ω电阻，根据需求决定是否焊接，以实现电路供电开关和ARINC429总线收发通道的选通功能。

为了节省对接的外部输入管脚，ARINC429总线的收发线路和RS422总线的收发线路复用同样的管脚。通过这两个电路中配置电阻的焊接与否，实现两路RS422总线、两路ARINC429总线、或者各一路总线的配置功能，以满足外部多变的总线连接需求。

作为具体实施例，图4为本发明实施例提供的CAN电路结构示意图，本电路采用通用CAN接口收发芯片搭建，接收外部差分格式的CAN信号，将其转换为TTL格式信号后送入处理电路，经处理电路协议解析后，打包要回传的TTL格式信号，并通过原芯片将TTL格式信号转换为差分格式信号发送给外部机载总线。

作为具体实施例，图5为本发明实施例提供的1553B电路结构示意图，本电路采用通用器件搭建，通过两个1553B电压转换器件将外部两路1553B总线电压进行转换以适应之后电路处理的需求。1553B接口芯片用于将外部收发通道复用的信号收发分离，并传递给处理电路。

逻辑控制模块包括包括协议解析模块和并行总线逻辑控制模块，协议解析模块用于实现差分格式数据与并口格式数据之间的协议转换，并按照所连接总线的通讯方式完成与数据处理模块间的数据交换，所述并行总线逻辑控制模块用于实现通道分配工作。

具体地，协议解析模块包括ARINC429总线数据协议解析模块和1553B总线数据协议解析模块。ARINC429电路通过ARINC429总线数据协议解析模块对应连接所述并行总线逻辑控制模块，1553B电路通过1553B总线数据协议解析模块对应连接所述并行总线逻辑控制模块，同时ARINC429电路和1553B电路可按照相应总线的通讯方式完成与数据处理模块间的数据交换。

作为具体实施例，图6为本发明实施例提供的逻辑控制模块电路结构示意图，电路包括FPGA芯片、存储器件、晶振及外围电路，其主要用于为两路RS422总线串口；为CAN总线做通道分配；接收TTL格式的ARINC429总线信号和1553B总线信号，进行协议解析后通过数据、地址总线下发给ARM电路；接收ARM电路上传的信息，进行协议解析后回传给ARINC429总线和1553B总线。

数据处理模块接收所述逻辑控制模块输出的数据，并按照配置文件将所述数据协议解析为机载应答机可处理的标准化数据；或接收所述机载应答机输出的标准化数据，并按照配置文件将所述标准化数据协议解析为总线要求格式的数据。

作为具体实施例，图7为本发明实施例提供的逻辑控制模块电路结构示意图，电路包括ARM芯片、静态存储器件、复位器件、晶振以及外围电路，其主要用于接收来自逻辑控制模块的数据，按照配置文件进行外部软件协议解析，将数据打包为标准化的RS422数据下发给机载应答机的处理模块；也用于接收机载应答机处理模块上传的标准化状态信息，将标准化状态信息协议解析为外部机载总线要求格式的信息并上传给逻辑控制模块。

具体地，数据处理模块的工作流程包括：

读取配置文件；

判断总线是否启用，接收启用总线数据；

按照配置文件中的数据定义映射表将接收的总线数据解析转换为标准化数据；

将所述标准化数据发送至输出模块。

数据处理模块通过输入串口接收指定信息或读取配置文件，控制某路总线数据的处理与否，并软件实现该路总线的开启与否。具体地，通过输入串口接收指定信息或读取配置文件，实现429总线速率控制；通过输入串口接收指定信息或读取配置文件，实现CAN总线速率控制；通过输入串口接收指定信息或读取配置文件，实现422总线波特率、校验方式等控制。

多总线接口系统首次使用前，数据处理模块的配置方法为根据飞机总线使用情况，取掉未用总线的连接电阻，根据飞机总体软件接口协议，在配置文件中填写数据位定义映射表。

数据处理模块设置有串口、CAN接口和GPIO接口，数据处理模块的ARM电路包含ARM软件，集成了串口、CAN接口、GPIO接口的底层协议处理功能，ARM软件可直接通过接口接收对应的TTL电平数据，将接收的TTL电平数据按既定格式进行处理并通过另外的串口下发至输出接口。

多总线接口系统还设置有离散信号通道，用于实现机载应答机内外部信号直接交互。

本发明的不同方面、实施例、实施方式或特征能够单独使用或任意组合使用。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种机载应答机的多总线接口系统，其特征在于包括多总线输入模块、逻辑控制模块、数据处理模块和输出模块，所述逻辑控制模块包括协议解析模块和并行总线逻辑控制模块，所述多总线输入模块通过所述协议解析模块或直接与所述并行总线逻辑控制模块对应连接，所述并行总线逻辑控制模块通过所述数据处理模块对应连接所述输出模块。

2.根据权利要求1所述的一种机载应答机的多总线接口系统，其特征在于，多总线输入模块包括输入接口、RS422电路、ARINC429电路、1553B电路和CAN电路。

3.根据权利要求1所述的一种机载应答机的多总线接口系统，其特征在于，所述协议解析模块用于实现差分格式数据与并口格式数据之间的协议转换，并按照所连接总线的通讯方式完成与数据处理模块间的数据交换，所述并行总线逻辑控制模块用于实现通道分配工作。

4.根据权利要求2所述的一种机载应答机的多总线接口系统，其特征在于，所述协议解析模块包括ARINC429总线数据协议解析模块和1553B总线数据协议解析模块。

5.根据权利要求4所述的一种机载应答机的多总线接口系统，其特征在于，所述ARINC429电路通过ARINC429总线数据协议解析模块对应连接所述并行总线逻辑控制模块，所述1553B电路通过1553B总线数据协议解析模块对应连接所述并行总线逻辑控制模块。

6.根据权利要求1所述的一种机载应答机的多总线接口系统，其特征在于，所述数据处理模块接收所述逻辑控制模块输出的数据，并按照配置文件将所述数据协议解析为机载应答机可处理的标准化数据；或接收所述机载应答机输出的标准化数据，并按照配置文件将所述标准化数据协议解析为总线要求格式的数据。

7.根据权利要求1所述的一种机载应答机的多总线接口系统，其特征在于，所述数据处理模块的工作流程包括：

读取配置文件；

判断总线是否启用，接收启用总线数据；

将接收的总线数据解析转换为标准化控制信息；

将所述标准化控制信息发送至输出模块。

8.根据权利要求7所述的一种机载应答机的多总线接口系统，其特征在于，所述数据处理模块按照配置文件中的数据定义映射表将接收的总线数据解析转换为标准化数据。

9.根据权利要求1所述的一种机载应答机的多总线接口系统，其特征在于，所述数据处理模块设置有串口、CAN接口和GPIO接口。

10.根据权利要求1所述的一种机载应答机的多总线接口系统，其特征在于，所述多总线接口系统设置有离散信号通道，用于实现机载应答机内外部信号直接交互。