基于虚拟仪器的ARINC429总线信号仿真和测试方案

信息。关键是对于数 ４２９信号进行多种处理和显示。 据位的处理。要根据
数据不同的填充方式
参考文献：
编写不同的代码。仍
１． 张毅，周绍磊等，虚拟仪器技术分析与设计
然以 Ｂ Ｎ Ｒ 码填充为 ［Ｍ］，机械工业出版社，２００４
例，给出读取 ３２ 位码
２． ４２９ＲＴｘ＆Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｏｏｌｓ
编程输出硬件触发，中断和选择模式；发送通 图６所示的发送格式，将其分为高１６位和低１６
道支持单个发送，单次发送和循环发送三种发 位两组码分别放入发送寄存器的高位和低位
送模式；接收通道支持查询接收，单通道连续 中，才能被正确发送出去。
接收和多通道连续接收三种模式；发送字间隔
下面给出了以 ＢＮＲ 方式填充数据区的部
硬件介绍
３２ 位４２９ 码，并按照板卡硬件规定的格式将其
选 用 西 安 方 元 明 公 司 代 理 的 放入发送寄存器中。如图５在发送数据区中对
ＥＸＣ＿Ｍ４Ｋ４２９ＲＴｘ 模块板卡。该板卡的基本结 应输入所要发送的数据信息。由于４２９ 信号数
构如图 ３ 所示。
据位码的填充方式根据数据类型的不同分为两
软件设计
ｉｎｔ ｓｄｉ）／／生成３２位码
软件设计主要包括两方面的工作，一是
｛
设计实现 ２９ 信号的发送，即信号的仿真；另
ｉｎｔｄ ａｔａ，ｉ，ｊ＝０；
一个是实现接收 ４２９ 信号并以合适的方式处
ｔｒ＿ｄａｔａ
理，包括如何显示等，即信号的检测。
＝ｔｒ＿ｄａｔａ＜＜１０；
·发送部分
ｓｓｍ ＝ｓｓｍ＜＜２９；
电压为 ７．２５Ｖ～１１Ｖ 时，表示逻辑 １，即ＨＩ；当
ＡＲＩＮＣ４２９ 总线是美国航空无线电公司 Ａ－Ｂ 的差分电压为 －０．５Ｖ～０ ． ５ Ｖ 时，表示
（ＡＲＩＮＣ）制定的航空数字总线传输标准，定义 ＮＵＬＬ；当 Ａ－Ｂ 的差分电压为 －１１Ｖ～－７．２５Ｖ
了航空电子设备和系统之间相互通信的一种规 时，表示逻辑 ０， 即 ＬＯ。具体编码方式如图 １
到了使用个人电脑完成４２９信号检测任务的目 信息的终端。１１￣２８ 或 ２９ 位是数据位（Ｄａｔａ
的。
Ｆｉｅｌｄ），是所确定的用于传输的信息。 ２９到３０
或３１位为符号状态矩阵位（ＳＳＭ），表示数据的
Ａ Ｒ Ｉ Ｎ Ｃ ４ ２ ９ 总线 特性或字类型，也可表示发送设备的状态信
简介
息。３２ 位为奇偶校验位（Ｐ），实现简单的数据
西北工业大学电子信息学院 唐亮 于海勋 刘利杰 房文
摘要： 随着ＡＲＩＮＣ ４２９总线在航空电子设备中的应用日益广泛，对 备，可以有多个（≤ ２０ 个）接收设备。总线的
总线信号的仿真测试需求也不断增加。本文结合虚拟仪器设 数据传输率为１２．５～１００ｋｂｐｓ，传输字为３２位。
计思想，使用市场技术成熟的 ４ ２ ９ 信号收发板卡，以 线路上的码型为双极性归零码。每条线上的信
各段信息的代码。按 Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ’ｓ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［Ｍ］．Ｅｘｃａｌｉｂｕｒ Ｓｙｓｔｅｍ
照同样的思路，可以 Ｉｎｃ．．２００３
得到以 Ｂ Ｃ Ｄ 码填充
３． Ｍ４Ｋ４２９ＲＴｘ Ｕｓｅｒ’ｓ Ｍａｎｕａｌ［Ｍ］．Ｅｘｃａｌｉｂｕｒ
数据区的识别程序和 Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｃ．．２００６
ｒｅａｌ＿ｌａｂ＝０；
ｓｄｉ＝ｌｏ＆０ｘ０００００００３； ／／读取ｓｄｉ
｝
由以上程序可以读出 ４２９ 码的各段码信
Ｈ ｉ ＝ （ （ ｄ ａ ｔ ａ ３ ２ ＆ ０ ｘ ｆ ｆ ０ ０ ０ ０ ０ 息，对于这些信息，ＣＶＩ 编程支持的显示方式
０）＞＞２４）｜（ｔｅｍｐ＿ｌａｂ＜＜８）； ／／生成高１６位码
ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ 作为开发平台，主要用来完 送时间间隔和奇偶校验，通过面板控件获得这
成发送前的数据准备、对接收数据的处理和显 些属性值，如发送方式可选择单次，单个和循
示等工作。
环发送三种发送模式。发送速率 １ ２ ． ５ ～
１００Ｋ标准格式的
发送部分设计流程如图 ４ 所示，设计的工
ｓｄｉ ＝ｓｄｉ＜＜８；
图 ３ Ｍ４Ｋ４２９ＲＴｘ 板 卡结构原理图
图４ 发送数据流程图 图５ 发送界面
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ｄａｔａ＝ ｔｒ＿ｄａｔａ｜ｌａｂ｜ｓｓｍ｜ｓｄｉ；
包括表格循环显示、表盘显示等。
调试证明，通过以上的数据准备工作，就
·触发和中断的处理
可以发出符合规范的 ４２９ 码。
对于信号发送和接收中存在的触发和中
·接收部分
断的问题，板卡本身支持硬件触发和中断。同
接收部分的前端设计与发送部分相同， 时还可以利用 ＣＶＩ提供的 Ｔｉｍｅｒ控件实现，通
图７是设计的接收界面。开始也要进行板卡初 过面板控件可以设置Ｔｉｍｅｒ的时间间隔来控制
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解决信号的输入输出问题，软件用来实现对信 作界面参见图 ５。
号的处理、显示等功能。它利用计算机的强大
首先，输入设
支持，使用户可以很方便地对其维护、扩展和 备号、模块号和选
升级。与传统仪器相比，虚拟仪器具有很高的 择发送通道，通过
其主要性能参数包括：支持 ５～１０ 通道， 种，一种是按照 ＢＣＤ 码填充，一种是按照 ＢＮＲ
每个通道均支持接收发送自定义；信号传输率 码填充，因此编写软件时，首先需要判断ｌａｂｅｌ
为 １２．５～１００Ｋｂｐｓ 编程可调；４Ｋ × ８ 双端口 类型，确定数据的填充方式，然后将它们合并
Ｒ Ａ Ｍ 作为数据收发缓存；支持奇偶校验和可 成符合其数据类型的３２位４２９码信息，再按照
灵活性，可以通过编制软件来定义功能。目前 调 用 板 卡 函 数
在这一领域内，使用较为广泛的软件包括 ＮＩ Ｉｎｉｔ＿Ｍｏｄｕｌｅ＿ＲＴｘ
公司的 ＬａｂＶＩＥＷ 和 ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ，ＨＰ 公 对板卡初始化，获
司的 Ｖ Ｅ Ｅ 等。
得对板卡进行操
设计中，硬件方面使用基于 ＰＣＩ 插槽的 作的句柄，点击“打开板卡”按钮可以完成这
模式下，还会得到用两个 １６ 位码表示的时间 某型飞机研发的自动检测系统中很好地完成了
标号以及 １个 １６位码 对各类 ４２９ 总线信号的仿真和检测任务。另
的板卡状态返回值。 外，使用这种方法还可以根据需要选择多个通
要正确识别各段码的 道同时工作，并发挥虚拟仪器灵活的特点对
图６ 发送寄存器中的码格式
对时间标号的识别。
４． 王建新，杨世凤等，ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ 测
ｄａｔａ＝（（ｈｉ＆０ｘ０００００ 试技术及工程应用［Ｍ］，化学工业出版社，２００６
图７ 接收界面
01f)<<14)|(lo>>2);
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４２９ 信号收发板卡，将其插入通用电脑 ＰＣＩ 插 一步工作。然后调用板卡的属性设置函数
槽达到了测试的硬件要求，实现４２９信号的发 Ｓｅｔｕｐ＿Ｔｒａｎｓｍｉｔ＿Ｃｈａｎｎｅｌ＿ＲＴｘ设置发送通道的
送 和 接 收 ； 软 件 方 面 使 用 Ｎ Ｉ 公 司 的 发送属性，包括发送方式，发送数据速率，发
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测试测量
Test & Measurement
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基于虚拟仪器的 ＡＲＩＮＣ４２９ 总线信号仿真和测试方案
Simulate and Test of ARINC 429 Bus Based on Virtual Instruments
始 化 和 设 置 接 收 属 性 ， 调 用 触发时间，通过设置 Ｔｉｍｅｒ 的关闭，来实现中
Ｓｅｔｕｐ＿Ｒｅｃｅｉｖｅ＿Ｃｈａｎｎｅｌ＿ＲＴｘ函数设置完成。 断。
当开始接收数据时，接收寄存器会得到
高 １６ 位和低 １６ 位两组码（数据格式与发送部 结语
分完全相同，可参见图 ６，同时在板卡的标准
本设计采用虚拟仪器设计思想，在针对
／／合并两端数据代码，读取数据
ｒｅｔｕｒｎ ｄａｔａ３２；
｝
ｌａｂ＝（ｈｉ＆０ｘｆｆ００）＞＞８； ／／读取ｌａｂｅｌ
Ｌｏ＝（ｄａｔａ３２＆０ｘ ００ｆｆｆｆ００）＞＞８； ／／生成低１６
ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜８；ｉ＋＋）ｌ
位码
｛ｒｅａｌ＿ｌａｂ＝（ｌａｂ＞＞ｉ）％２；
ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜８；ｉ＋＋） ／／颠倒ｌａｂｌｅ位
４２９ 信号的仿真和测试显得十分关键。本文使 （ＬＡＢＥＬ），标记出包括在这个传送字内的信息
用目前市场上技术成熟的基于ＰＣＩ接口的４２９ 的类型。通过这些数据标号，接收设备可以很
收发板卡，以 ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ 作为软件开发 容易地判断出所接收到的字的用途。９￣１０ 位
环境，设计实现了对４２９信号的仿真和测试，达 是源终端识别位（ＳＤＩ），它指示信息的来源或
范。随着国内航空业的发展，ＡＲＩＮＣ４２９ 总线 所示。
的应用日益广泛，已推广到许多航空设备中。
按照规定 ＡＲＩＮＣ４２９ 字的 ３２ 个数据位分
与此同时在许多航空机载设备的检测维修中出 为 ５ 个基本区域，分别为Ｐａｒｉｔｙ、ＳＳＭ、ＤＡＴＡ、
现了大量对 ４２９信号的检测需求。这就使得对 ＳＤＩ、ＬＡＢＥＬ， 如图 ２ 所示。１～８ 位是标号位
ＡＲＩＮＣ４２９ 协议 校验功能。
图 １ ＡＲＩＮＣ４２９ 双极性归零码编码方式图
规定使用双绞屏蔽线