CN201237803Y - 直升机航电总线采集记录器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直升机航电总线采集记录器，其包括主控模块、第一1553B采集模块、第二1553B采集模块、PCM数据流接收模块、时基采集和PCM输出及控制显示模块、电源模块和电子盘记录模块，所述主控模块、第一1553B采集模块、第二1553B采集模块、PCM数据流接收模块和时基采集和PCM输出及控制显示模块采用PC104+总线连接，所述电磁盘记录模块和主控模块采用IDE总线连接。本实用新型实时接收两条1553B总线数据和两路PCM数据，一路直接存储到电子盘记录模块，另一路根据PCM格栅表，提取数据并转换为PCM流格式，按RS－422A形式输出，可用于直升机航电系统以及其他各种设有1553B总线的电子网络系统。

Description

直升机航电总线采集记录器

技术领域

本实用新型涉及一种挂接在MIL-STD-1553B总线(简称1553B总线)上进行数据采集、记录、转换和传输的并能接收两路PCM数据流的装置，属电子信息技术领域，可用于直升机航电系统以及其他各种设有1553B总线的电子网络系统。

背景技术

基于1553B总线数据通信的实时性、可靠性以及抗干扰能力多方面的等优势，在直升机等多种移动式武器平台以及部分民用移动装置上，通常可以采用1553B总线进行各种电子设备之间的通信连接，为便于实时采集和传输各种有用数据并将各种数据记录下来以备事后分析，有必要采用统一的装置对总线数据进行采集、记录、转换和传输，但目前涉及这类数据采集、记录、转换和传输的装置功能较为单一，缺少用于实现这些功能的统一装置，由此造成系统整体结构复杂、功能不完善等缺陷。例如中国200580002006.1号发明专利公开说明书公开了一种记录运载工具的事件的系统和方法，该系统包括能够在多条总线上通信的多个模块以及高级无线开放数据控制器，所述高级无线开放数据控制器能够在所述运载工具的操作期间接收被输出到所述运载工具的总线上的数据，也能够将所述输出数据与所述各模块的已知事件的数据库相比较，并且当所述输出数据匹配至少一个模块的已知事件时，识别事件并且封装包括所述至少一个模块的被识别事件的事件数据，由此将可以识别出来的事件信息传输给地面控制中心，以便控制中心掌握相关事件并采取必要处理措施，这种系统可以在一定范围内发现和显示出现的事件，但对于其高级无线开放数据控制器在获得数据需要同模块中的已知事件相比较，而飞机等运载工具可能出现的情况是非常复杂的，因此这种系统不可能及时揭示事件的出现，也不能为出现事件后的分析提供足够的数据。

实用新型内容

为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种直升机航电总线采集记录器，这种采集记录器可以实时采集和记录1553B总线的数据，并能够提取相关数据进行转换，形成PCM流送入其他电子设备，还能够接收和记录其他电子设备的PCM数据，由此不仅是其他电子设备及时获得了所需的数据，而且还可以将数据记录下来，为事后分析提供充分的依据。

本实用新型实现上述目的的技术方案是：一种直升机航电总线采集记录器，包括主控模块(CPU模块)、第一1553B采集模块(MBIA模块)、第二1553B采集模块(MBIB模块)、PCM数据流接收模块(DPCM模块)、时基采集和PCM输出及控制显示模块(PCM模块)、电源模块(PWR模块)和电子盘记录模块(REC模块)，所述主控模块、第一1553B采集模块、第二1553B采集模块、PCM数据流接收模块和时基采集和PCM输出及控制显示模块采用PC104+总线(PC104+BUS)连接，所述电磁盘记录模块和主控模块采用IDE总线(IDE BUS)连接。

这种采集处理器的基本工作过程是实时接收两条1553B总线数据和两路PCM数据，一路直接存储到电子盘记录模块，另一路根据PCM格栅表，提取数据并转换为PCM流格式，按RS-422A形式输出。其具体工作过程如下：

CPU模块从DOC加载系统软件，MBIA模块、MBIB模块、DPCM模块和PCM模块进行检测及初始化，如果失败，设备告警灯亮，系统挂起，如果正常，则不间断循环进行1553B数据采集、PCM数据采集、外部IRIGB时间信号采集、存盘及PCM输出。

1553B总线数据的采集由MBIA、MBIB模块完成，当检测到有1553B数据后，接收数据并打包成数据块，放到DPRAM，然后向主控模块发出中断请求。

PCM数据采集由DPCM模块完成，当检测到有PCM数据后，接收数据并打包成数据块，放到DPRAM，然后向主控模块发出中断请求。

主控模块接收到中断请求后，从相应模块的DPRAM读取数据块，形成存盘数据块后存盘，然后根据PCM格栅表，从1553B总线上提取数据，形成PCM数据输出。

PCM模块上的PCM输出功能部分将DPRAM分为上半区及下半区两个半区，进行乒乓式的输出，根据初始化的配置，从模块上时钟形成PCM输出的位时钟、字时钟以及帧时钟，然后循环地将上、下两个半区的数据进行并/串转换输出，当进行半区的切换时，将半区的使用状态写入寄存器，同时向主控模块发出中断请求。

主控模块在接收到PCM模块发出的PCM输出中断请求后，读取半区的使用状态写入寄存器，然后将PCM输出数据块写入PCM模块可用的半区。

PCM模块上的系统控制功能部分在采集到外部磁盘复位信号、记录控制信号后，置相应寄存器，同时向主控模块发出中断请求。

主控板模块接收到PCM板发出的控制信号后，读取寄存器的值，然后根据信息控制数据盘的复位、记录/停止记录数据。

由于本实用新型实时的获得两条1553B的总线数据和两路来自其他电子设备的PCM数据，将不仅将这些数据存储起来，而且还根据设定PCM格栅表提取和转换数据，形成PCM流输出到其他电子设备，由此保证了总线数据和其他相关数据的记录以及相关数据的输出，其他电子设备的实时控制和全部数据的事后分析提供了依据，有利于相关装置的控制和检测。同时，本实用新型还具有结构简单、功能齐全、使用方便、可靠性好等优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型与直升机记载航电系统连接的结构示意图。

具体实施方式

下面，对本实用新型各部分模块进行详细说明：

(1)主控模块：是本采集记录器的控制和管理核心，运行系统软件，控制和协调其他各模块工作，并负责与地面监控中心的通讯。

主控模块的主要功能是：

(a)运行系统软件；

(b)实现设备的初始化，系统自检功能；

(c)通过DPRAM，从DPCM模块接收时间信息；

(d)通过DPRAM，从MBIA、MBIB模块接收1553B数据块；

(e)通过DPRAM，从PCM模块接收PCM数据块；

(f)完成1553B数据到部分输出的PCM数据的转换；

(g)完成100％1553B和PCM数据的存盘；

(h)通过DPRAM，写入数据到PCM模块；

(i)通过PCM模块，响应系统控制以及输出系统运行状态；

(j)通过以太网，完成地面软件与系统软件的通讯，实现地面软件对系统的编程、加载、数据下载等功能。

主控模块优选X86兼容64位微处理器。该微处理器的性能指标为：支持MMXTM指令集扩展，速度300MHz以上，在板内存128M以上，支持软驱、IDE接口，具备两个以上串口，支持10/100BaseT以太网接口，支持32位PC/104+总线，支持16位PC104总线，支持在板DiskOnChip接口。

(2)PCM模块：用于接收外部IRIGB时间码，输出PCM数据流，系统控制和状态显示。

PCM模块的主要功能是：

(a)IRIGB采集功能；

(b)PCM输出功能；

(c)PCM输出字长选择功能；

(d)控制功能，包括记录控制和磁盘复位控制；

(e)状态监视功能，包括工作状态监视、记录状态监视和系统故障状态监视。

PCM模块的主要性能指标是：具有两个分段的缓存区，外部时基输入接口特性符合IRIG104-70标准格式B，PCM数据流输出满足IRIG106-86标准，其电气特性符合RS-422A标准，PCM输出码型为NRZ-L，PCM输出码速率为1Mbps，PCM输出缓冲区容量为16KB，PCM输出字长选择为12位或16位(没有奇偶校验位)，PCM帧格式为子帧长度为1、帧长为512。

(3)DPCM模块：用于接收外部输入的PCM数据流，经同步解调后将数据存放到缓冲区，并产生中断，用户应用程序可以读取缓冲区数据。

DPCM模块的主要功能是：

(a)PCM输入功能；

(b)PCM输入格式配置功能；

(c)IRIG-B时间码采集功能。

PCM模块的主要性能指标是：PCM数据流输入满足IRIG106-86标准，其电气特性符合RS-422A标准，PCM输入码型为NRZ-L+CLK，单通道PCM输入码速率为0～10Mbps，PCM字长为8～16位(要求考虑校验位的处理情况)，最大子帧长为4096字，同步字长≤64位，缓冲区为2*2048*16FIFO，IRIG-B数据流输入满足IRIGB标准，时间分辨率为1ms，时间寄存器刷新率为1ms。

(4)MBIA模块和MBIB模块：用于采集1553B总线数据，同时接收外部IRIGB时间，对每个到达的消息加上时间标记。

MBIA模块或MBIB模块的主要功能是：

(1)采集一路双冗余的1553B总线数据；

(2)接收外部IRIGB时间，对每个到达的消息加上时间标记。

MBIA模块和MBIB模块的主要性能指标是：设有1M字节的缓冲区，在总线负荷为100％的情况下能够100％地捕捉总线信息(包括时间标志、错误状态、字状态和消息状态等)，消息到达时刻所加的时间标识精度达到us级，总线接口电气特性满足MIL-STD-1553B标准。

(5)PWR模块：用于PC104总线的DC-DC转换。

PWR模块的主要功能是将外部输入为18V至36V的直流供电转换为±5V和±12V的直流电压输出，并抑制浪涌。

PWR模块的主要性能指标是：输入端连接有用于滤波的EMC(电磁兼容)滤波模块、支持电源开关的浪涌抑制，输入电压范围为18VDC-36VDC，可以叠装在PC104+总线上，支持8位和16位总线，输出电压为5V、-5V、12V和-12V。

(6)REC模块：用于存储采集到的PCM数据和1553B总线数据。

REC模块的存储器件是设置壳体内的FLASH电子盘，所述FLASH电子盘由IDE控制器和flash memory模块阵列组成，所述IDE驱动支持标准ATA寄存器和命令设置。

REC模块的主要性能指标是：容量为4GB，2.5英寸标准IDE驱动，标准IDE连接器和接口，可以配置为Master或Slave驱动模式，固态存储，每扇区512字节，平均疲劳寿命管理。

本实用新型的各模块可以安装在机箱内，所述机箱依据PC104+结构采用框架叠层结构，设有用于分别放置各模块的标准框，所述各模块固定在各自相应的标准框内，框与框之间采用连接杆连接和固定，所述机箱的两端下部设有安装底座和孔，用于设备安装，这种机箱设计以及整体分布具有连接可靠、体积小、拆卸方便等特点。

本实用新型还可以设有若干连接器，所述连接器与各自对应的所述模块通信连接，并固定在各自对应的模块所在的框的侧面板，用做该模块与外部信号的接口。

所述连接器的型号和安装位置为：

连接器P1，38针连接器J14A-38ZKB，安装在CPU模块的框架；

连接器P2，38针连接器J14A-38ZJB，安装在DPCM模块的框架；

连接器P3，38针连接器J14A-38ZJB，安装在PCM模块的框架；

连接器P4，DK-621-0440-4S、DK-621-0440-4P，安装在MBIA模块的框架；

连接器P5，DK-621-0412-S、DK-621-0412-P，安装在MBIB模块的框架；

连接器P6，9针连接器J36A-9ZJB，安装在电源模块的框架。

本实用新型的主要功能包括：

(a)实时接收1553B双总线、双裕度数据；

(b)实时记录1553B双总线、双裕度数据；

(c)通过编程处理从两条1553B总线中提取数据，并形成PCM流输出；

(d)利用外部时基信号，对采集的每一条1553B消息进行时间标识；

(e)实时接收两条PCM数据；

(f)实时记录两条PCM数据；

(g)可以进行数据盘复位、记录控制；

(h)显示工作状态、告警状态、记录状态。

Claims (9)

1.一种直升机航电总线采集记录器，其特征在于包括主控模块、第一1553B采集模块、第二1553B采集模块、PCM数据流接收模块、时基采集和PCM输出及控制显示模块、电源模块和电子盘记录模块，所述主控模块、第一1553B采集模块、第二1553B采集模块、PCM数据流接收模块、时基采集和PCM输出及控制显示模块采用PC104+总线连接，所述电磁盘记录模块和主控模块采用IDE总线连接。

2.如权利要求1所述的直升机航电总线采集记录器，其特征在于还设有机箱，所述机箱依据PC104+结构采用框架叠层结构，设有用于分别放置各模块的标准框，所述各模块固定在各自相应的所述标准框内，所述各标准框之间采用连接杆连接，所述机箱的两端下部设有安装底座和孔。

3.如权利要求2所述的直升机航电总线采集记录器，其特征在于还设有若干连接器，所述连接器与各自对应的所述模块通信连接，并固定在各自对应的模块所在的标准框的侧面板。

4.如权利要求3所述的直升机航电总线采集记录器，其特征在于所述连接器的型号和安装位置为：

连接器P1，38针连接器J14A-38ZKB，安装在主控模块的框架；

连接器P2，38针连接器J14A-38ZJB，安装在PCM数据流接收模块的框架；

连接器P3，38针连接器J14A-38ZJB，安装在时基采集和PCM输出及控制显示模块的框架；

连接器P4，DK-621-0440-4S、DK-621-0440-4P，安装在第一1553B采集模块的框架；

连接器P5，DK-621-0412-S、DK-621-0412-P，安装在第二1553B采集模块的框架；

连接器P6，9针连接器J36A-9ZJB，安装在电源模块的框架。

5.如权利要求1所述的直升机航电总线采集记录器，其特征在于所述主控模块采用X86兼容64位微处理器，该微处理器支持MMXTM指令集扩展，速度300MHz以上，在板内存128M以上，支持软驱、IDE接口，具备两个以上串口，支持10/100BaseT以太网接口，支持32位PC/104+总线，支持16位PC104总线，支持在板DiskOnChip接口。

6.如权利要求1所述的直升机航电总线采集记录器，其特征在于所述时基采集和PCM输出及控制显示模块采用具有两个分段的缓存区的时基采集和PCM输出及控制显示模块。

7.如权利要求1所述的直升机航电总线采集记录器，其特征在于所述第一1553B采集模块和第二1553B采集模块均设有1M字节的缓冲区。

8.如权利要求1所述的直升机航电总线采集记录器，其特征在于所述电源模块的输入端连接有用于滤波的EMC滤波模块、支持电源开关的浪涌抑制，输入电压范围为18VDC-36VDC，可以叠装在PC104+总线上，支持8位和16位总线，输出电压为5V、-5V、12V和-12V。

9.如权利要求1所述的直升机航电总线采集记录器，其特征在于所述电子盘记录模块的存储元件是设置壳体内的FLASH电子盘，所述FLASH电子盘由IDE控制器和flash memory模块阵列组成，所述IDE驱动支持标准ATA寄存器和命令设置，所述REC模块的容量为4GB，2.5英寸标准IDE驱动，标准IDE连接器和接口，可以配置为Master或Slave驱动模式，固态存储，每扇区512字节，平均疲劳寿命管理。

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