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[摘 要]自从20世纪50年代加拿大CAE公司研发出第一台飞行模拟器并投入使用以来，这种新的训练工具以其低廉的成本、较好的训练效果被各航空公司和飞行监管部门接受，并最终以法规的形式确定其合法性和训练的强制性。因为使用模拟器训练的受欢迎程度和电子、计算机、制造工艺等技术的不断进步，使得飞行模拟器生产厂商有能力对飞行模拟器的研发技术进行不断改进和提高。飞行模拟器的技术进步和发展是其诸多子系统：计算机系统、视景系统、运动系统、飞行操纵系统、接口系统、航空电子系统的全方位进步。下面我们主要讨论接口系统中的ARINC429技术。
ARINC总线是美国航空无线电公司（ARINC）制定的民用航空数字总线传输标准，又称为Mark33数字信息传输系统，目前广泛应用于商用及运输飞机上，文章涉及了ARINC429通讯总线的数据收发电路， ARINC电平与FPGA电平的相互转换， FPGA数据处理电路， ARINC数据的提取与转发，ARINC429通讯板卡的设计，使用ARINC429进行数据通讯的部件测试。
[关键词]ARINC；FPGA；通讯板卡
中图分类号：V241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0311-01
一.ARINC总线技术在飞行器中的应用
在现代航空工业领域当中，现代飞机要求大量数据信息能够快速、有效地在飞机系统与系统、系统与部件之间进行高速传递。目前相当数量的军用机、民用机及运输机的数据通信都采用美国航空无线电公司（ARINC）制定的民用航空数字总线传输标准ARINC429，它定义了航空电子设备和系统之间相互通信的一种规范。
飞行模拟器是能够复现飞行器及空中环境并能够进行操作的模拟装置。模拟器上集成了许多数字仪表，可以按照ARINC429总线协议标准实现仪表与飞行模拟控制计算机间的数据传输。构建ARINC429总线网络可使用ARINC429总线控制芯片。但是考虑到经济因素，ARINC429总线控制芯片具有通用性即不够灵活、飞行模拟控制计算机无相应接口与之直接通信。文中提出在航空仪表周围开发出将以太网数据转化为ARINC429总线标准数据的模块。这样飞行模拟控制计算机就可以通过网络快速与航空仪表进行数据通信。
二 ARINC429总线规范
ARINC规范包括很多，譬如：ARINC 573用于飞行数据纪录系统、ARINC 561用于惯性导航系统、ARINC 708用于机载雷达、ARINC 600用于电子接口等等。ARINC 429是一种特殊规范，用于数字数据传输。数字信息传输的规范主要阐述了通过一对双绞屏蔽线（数字数据总线）从一个端口向其他系统或设备以并行方式传输数字数据信息的方法。数据信息在一对屏蔽线上以单向方式传输。
起这种传输作用的双绞屏蔽线称为通用数据传输总线。另一种称为专用数据传输总线的只能把数据向一个接收端传输，如从Z的C端传输到X的D端。如果两个系统或设备之间需要双向传输，那就要使用分开的数据传输总线。
三 ARINC传输
1.ARINC接收调理电路
接收调理电路完成ARINC电平向FPGA电平的转换，由减法器、比较器、适配器、数据提取电路等几部分组成，其中数据提取电路由RS触发器和与非门构成。
接收的ARINC双线归零码信号（TTL电平信号）首先经过减法器得到单路ARINC信号（±10V的归零码信号），减法器的输出再经过比较器，比较器A的门限电压大于0V，比较器B的门限电压小于0V，这样就将ARINC、ARINCB信号重新分解为两路信号，然后再经过适配器将电平限制在FPGA的3.3V电平，最后经过数据提取电路将数据信息和时钟信息分离出来，输出到FPGA进行处理。
2 ARINC发射调理电路
发射调理电路将FPGA输出的ARINC429数据转化为ARINC电平信号。由减法器、放大电路和驱动电路组成。
输入的ARINC429A与ARINC429AB数据（3.3V）首先经过减法器得出双极性的±3.3V的信号，这个信号波形与ARINC波形一样，只是幅值不同。然后再经过放大器变为双极性的TTL电平信号来驱动后面的驱动电路工作，产生出最终的ARINC电平信号。这里的驱动电路为一种推挽式放大电路。
3.FPGA电路
FPGA电路完成ARINC总线与计算机之间的通讯，主要包括ARINC429收发模块和UART收发模块。FPGA接收接收调理电路输出的数据（A_RXD）与时钟（A_rclock）信号，经过接收处理模块转化为32位的并行数据（A_rbuf[31：0]），然后再经过串口发射模块（u_xmit）一次8位的发送给计算机进行处理。
对从串口接收的数据（rxd），经过接收模块（u_rec）后再经过移位缓存转换为32位的并行数据（A_xbuf[31：0]），然后通过ARINC发射模块（ARINC429_xmit）转换为ARINC发射调理电路所需要的信号ARINC429A和ARINC429B。
ARINC发射模块首先将输入的32为并行数据（A_xbuf[31：0]）经过移位寄存器一次1位的输出（设此信号为data），并且与发射时钟（clk，图中未画出，实际为系统时钟Clock_s分频得到）进行以下运算：
ARINC429A = not（clk and data）
ARINC429B = not（clk and not（data））
得出的信号即为所需要的ARINC429信号。
四 结论
民用航空数字总线传输标准ARINC429，它定义了航空电子设备和系统之间相互通信的一种规范。它将飞机的各系统间或系统与设备间通过双绞线互连起来，是各系统间或系统与设备间数字信息传输的主要路径，是飞机的神经网络.飞行模拟器为了实现飞行器的真实模拟，该技术也是最为重要的技术标准之一，理解掌握后才能更清楚的了解航空模拟器的运行原理。
参考文献
[1] ARINC.ARINC 429-12-90 Mark 33 DITS[Z].Annapolis：Aeronautical Radio Incorporated Company，1990
[2] 馬存宝，张彦辉，梁晶晶等.基于SOPC的ARINC429总线测试系统设计[J].科学技术与工程，2008，8（4）：1079-1083
[3] 刘文波，卞巨伟.实现ARINC429数字信息传输的方案设计.电子技术应用，2000，25（6）：48-50
[4] 周德新，樊智勇.基于USB的ARINC429总线接口设计与实现.电子器件，2005，28（2）：432-434.
ARINC总线是美国航空无线电公司（ARINC）制定的民用航空数字总线传输标准，又称为Mark33数字信息传输系统，目前广泛应用于商用及运输飞机上，文章涉及了ARINC429通讯总线的数据收发电路， ARINC电平与FPGA电平的相互转换， FPGA数据处理电路， ARINC数据的提取与转发，ARINC429通讯板卡的设计，使用ARINC429进行数据通讯的部件测试。
[关键词]ARINC；FPGA；通讯板卡
中图分类号：V241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0311-01
一.ARINC总线技术在飞行器中的应用
在现代航空工业领域当中，现代飞机要求大量数据信息能够快速、有效地在飞机系统与系统、系统与部件之间进行高速传递。目前相当数量的军用机、民用机及运输机的数据通信都采用美国航空无线电公司（ARINC）制定的民用航空数字总线传输标准ARINC429，它定义了航空电子设备和系统之间相互通信的一种规范。
飞行模拟器是能够复现飞行器及空中环境并能够进行操作的模拟装置。模拟器上集成了许多数字仪表，可以按照ARINC429总线协议标准实现仪表与飞行模拟控制计算机间的数据传输。构建ARINC429总线网络可使用ARINC429总线控制芯片。但是考虑到经济因素，ARINC429总线控制芯片具有通用性即不够灵活、飞行模拟控制计算机无相应接口与之直接通信。文中提出在航空仪表周围开发出将以太网数据转化为ARINC429总线标准数据的模块。这样飞行模拟控制计算机就可以通过网络快速与航空仪表进行数据通信。
二 ARINC429总线规范
ARINC规范包括很多，譬如：ARINC 573用于飞行数据纪录系统、ARINC 561用于惯性导航系统、ARINC 708用于机载雷达、ARINC 600用于电子接口等等。ARINC 429是一种特殊规范，用于数字数据传输。数字信息传输的规范主要阐述了通过一对双绞屏蔽线（数字数据总线）从一个端口向其他系统或设备以并行方式传输数字数据信息的方法。数据信息在一对屏蔽线上以单向方式传输。
起这种传输作用的双绞屏蔽线称为通用数据传输总线。另一种称为专用数据传输总线的只能把数据向一个接收端传输，如从Z的C端传输到X的D端。如果两个系统或设备之间需要双向传输，那就要使用分开的数据传输总线。
三 ARINC传输
1.ARINC接收调理电路
接收调理电路完成ARINC电平向FPGA电平的转换，由减法器、比较器、适配器、数据提取电路等几部分组成，其中数据提取电路由RS触发器和与非门构成。
接收的ARINC双线归零码信号（TTL电平信号）首先经过减法器得到单路ARINC信号（±10V的归零码信号），减法器的输出再经过比较器，比较器A的门限电压大于0V，比较器B的门限电压小于0V，这样就将ARINC、ARINCB信号重新分解为两路信号，然后再经过适配器将电平限制在FPGA的3.3V电平，最后经过数据提取电路将数据信息和时钟信息分离出来，输出到FPGA进行处理。
2 ARINC发射调理电路
发射调理电路将FPGA输出的ARINC429数据转化为ARINC电平信号。由减法器、放大电路和驱动电路组成。
输入的ARINC429A与ARINC429AB数据（3.3V）首先经过减法器得出双极性的±3.3V的信号，这个信号波形与ARINC波形一样，只是幅值不同。然后再经过放大器变为双极性的TTL电平信号来驱动后面的驱动电路工作，产生出最终的ARINC电平信号。这里的驱动电路为一种推挽式放大电路。
3.FPGA电路
FPGA电路完成ARINC总线与计算机之间的通讯，主要包括ARINC429收发模块和UART收发模块。FPGA接收接收调理电路输出的数据（A_RXD）与时钟（A_rclock）信号，经过接收处理模块转化为32位的并行数据（A_rbuf[31：0]），然后再经过串口发射模块（u_xmit）一次8位的发送给计算机进行处理。
对从串口接收的数据（rxd），经过接收模块（u_rec）后再经过移位缓存转换为32位的并行数据（A_xbuf[31：0]），然后通过ARINC发射模块（ARINC429_xmit）转换为ARINC发射调理电路所需要的信号ARINC429A和ARINC429B。
ARINC发射模块首先将输入的32为并行数据（A_xbuf[31：0]）经过移位寄存器一次1位的输出（设此信号为data），并且与发射时钟（clk，图中未画出，实际为系统时钟Clock_s分频得到）进行以下运算：
ARINC429A = not（clk and data）
ARINC429B = not（clk and not（data））
得出的信号即为所需要的ARINC429信号。
四 结论
民用航空数字总线传输标准ARINC429，它定义了航空电子设备和系统之间相互通信的一种规范。它将飞机的各系统间或系统与设备间通过双绞线互连起来，是各系统间或系统与设备间数字信息传输的主要路径，是飞机的神经网络.飞行模拟器为了实现飞行器的真实模拟，该技术也是最为重要的技术标准之一，理解掌握后才能更清楚的了解航空模拟器的运行原理。
参考文献
[1] ARINC.ARINC 429-12-90 Mark 33 DITS[Z].Annapolis：Aeronautical Radio Incorporated Company，1990
[2] 馬存宝，张彦辉，梁晶晶等.基于SOPC的ARINC429总线测试系统设计[J].科学技术与工程，2008，8（4）：1079-1083
[3] 刘文波，卞巨伟.实现ARINC429数字信息传输的方案设计.电子技术应用，2000，25（6）：48-50
[4] 周德新，樊智勇.基于USB的ARINC429总线接口设计与实现.电子器件，2005，28（2）：432-434.