基本信息
- 项目名称：
- 便携式多通道ARINC429总线测试仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品是一款基于ARINC429航空数据总线的便携式机载电子设备检测仪。它采用ARM作为系统控制；用FPGA实现ARINC429总线协议接口，具有四路独立的接收和发送通道;可以通过接收、发送和显示ARINC429总线信息，达到对数据总线的测试、排故、分析以及快速锁定故障设备的目的。该检测仪为航空机载电子设备的故障检测提供了一种方便、快捷的辅助手段。
- 详细介绍：
- 传统的ARINC429 总线系统设计大都采用专用芯片的解决方案。这种传统的方案集成度低、成本高、性能低、可靠性差,当面对多设备时,不能实现通道的切换,增加了对CPU 的压力和资源浪费,同时也容易造成状态的紊乱。目前, 国内研制的ARINC429 总线产品依然存在通道数少、集成度低的缺陷,无法满足对多设备进行多通道同时测试的需要,致使应用不方便。本作品是一款基于ARINC429航空数据总线的便携式机载电子设备故障检测仪。该检测仪是用于民机机载电子设备的检测、调试和维修等工作的便携式测试设备。它采用ARM作为系统控制；用FPGA实现ARINC429总线接口，具有四路独立的接收和发送通道，大大降低了成本；7.0英寸的TFT触摸屏显示器给操作者带来了很大方便；可以通过接收、发送和显示ARINC429总线信息，达到对数据总线的测试、排故、分析以及快速锁定故障设备的目的。该检测仪为航空机载电子设备的故障检测提供了一种方便、快捷的辅助手段。前景应用广阔！
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 研究目的：航空数据总线技术是航空电子系统的关键技术之一，传统的ARINC429总线测试仪多数只提供ARINC429总线数据的收发，并不能对信号的速率、周期、上升沿、下降沿等电气参数进行检测。本作品利用FPGA技术和嵌入式技术不仅实现了ARINC429总线数据的收发，还能对总线电气参数的进行分析，提出了一种性价比高、功能全面、操作灵活、携带方便的嵌入式测控系统。 基本思路：分析ARINC429总线协议，利用FPGA技术实现4通道ARINC429信号的发送与接收。硬件平台由主控制单元及数据存储单元、总线接口缓冲单元、数据发送接收单元、ARINC429总线驱动单元、电气参数测量单元、人机交互单元组成。软件方面选用UC/OS-II操作系统与UC/GUI图形界面，并把它们移植在S3C2440处理器上，编写各驱动程序，最后完成嵌入式应用软件的设计。 创新点： 1、利用FPGA实现多通道ARINC429总线接口协议，设计灵活，降低成本。 2、嵌入式系统在ARNIC429总线测控领域中的应用。 3、对ARNIC429总线电气参数进行测量。 技术关键： 1、ARINC429总线接口协议的FPGA实现 2、等效采样的实现 主要技术指标： 传输率：高速为100kbps，低速为12.5k-14.5 kbps 上升沿、下降沿： 高速：1.5±0.5us
科学性、先进性
- 1.利用FPGA实现ARINC429总线接口协议，多通道、设计灵活，成本降低。以前的ARINC429总线通信的接口设计所采用的都是采用HS3282、HS3281等专用芯片。这些芯片的数据格式固定，使用起来不够灵活、方便。利用FPGA设计ARINC429总线接口芯片可以克服以上的不足，同时用户使用更加灵活，方便的实现多通道发送和接收，同时使成本大幅度降低。 2.便携式、全触摸。目前市场上支持多种收发通道配置的ARINC429总线测试仪用板卡大都是基于计算机的，不便移动。而我们所设计的此种测试仪体积小，便于登机携带或在其它的各种场合使用，使用灵活方便。 3.总线电气测量。对429信号的电平、频率、上升沿、脉冲宽度、下降沿等进行测量。总线线路上的电气参数如果不符合429标准，即使发送的数据正确也可能无法正确接收，因此对总线电气测量可以方便的让测试人员找到问题所在。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品于2010年12月通过中国民航大学波音创新基金项目的最终审核与鉴定。
作品所处阶段
- 设计完成阶段
技术转让方式
- 不转让
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品将嵌入式技术与FPGA技术应用于航空数据总线检测系统，用于机载电子设备的检测及维护, 具有较好的通用性和扩展性，应用前景广阔。
同类课题研究水平概述
- 在航空电子系统中，飞机上电子系统的各个模块之间需要实现信息共享和并行处理，以形成一个实时的、分布的、可靠的综合实时控制系统。航空数据总线的出现，为飞机内部系统之间的数据传输提供了有效保证。航空总线作为航空电子综合化的支撑技术，它负责飞机上各个子系统之间的信息交换和资源共享。由于航空总线是航空电子系统的“骨架”和“神经”，它的可靠性、稳定性尤为重要，所以对航空总线进行有效的测试来检测航空电子设备故障变得越来越重要。我们查阅大量资料，经过总结得知，国内外市场上现有的测试相关产品主要有以下三大类： 第一类产品是针对机载电子设备中某一设备专门设计的。该类产品在设计中，设计人员仅就这一机载电子设备所涉及的几个或十几个参数而设置。而其它的机载设备如惯导系统、雷达系统、全球定位系统等等它们所涉及的参数又不被包含在其中，要想测试这些设备又得需要另外的专用测试设备。由于429总线上可以传输255种数据，众多的机载电子设备各自有各自所采集、计算并传递的参数，这样致使机载设备的检测过程十分繁琐，不方便使用。 第二类产品为通用型的PC机板卡。虽然此种类型的PC机板卡功能强大，但其开发周期较长，价格亦十分昂贵，并且体积较大，在一些场合不便于携带使用。 第三类产品为通用便携式设计：目前很多公司现在使用的是Jc Air 429E型便携式429总线分析仪，是美国九十年代的产品，价格在3万元左右，429接口电路方面采用分离元件搭建，集成度低；其液晶显示器仅可以显示单行字符（无中文显示），对一般操作人员而言使用不方便。 本测试仪设计的ARINC429接口芯片能够克服专用芯片中的数据格式固定，使用不够灵活方便，价格昂贵的缺点。而基于FPGA的设计可以充分发挥可编程逻辑设计的灵活性、可靠性。目前市场上还很少使用该技术。该故障检测仪价格合理，功能齐全、电路简单、体积小巧、易于操作而且抗干扰性强，适于在民机机载电子设备中多种子系统应用。维修人员可以直接携带登机与飞机上用429总线的机载电子设备进行点对点通讯，也可以用于地面维护检修之用。这样不仅方便了机载电子设备以及429总线的测试排故，而且避免了携带计算机登机或使用多种专用检测仪的困难，还减少了排故的经费以及时间。可以说该仪器为航空机载电子设备的故障检测和快速锁定等提供了简便、快捷的辅助手段。
