基于LPC2210的ARINIC429總線測試裝置研究

　　ARINIC429總線是上個世紀80年代商務飛機所廣泛使用的一種航空總線。其信息內容綜合了200多種航空參數，主要是為了解決航空設備中點對點的數據交互。

　　ARINIC429總線數據編碼方式可以劃分為二進制位數據編碼(BNR)和二到十進制8421編碼(BCD)，使用32位的雙極性非遞歸“1”“0”組成，其中最高32位為奇偶校驗位，每一幀的尾部加上4位靜寂間隔位，碼速率分為100Kbps和12.5Kbps兩種。一般正常情況下接收端電平為+6V。+5V~+13V被認為是邏輯“高”;-6.5V~-13V被認為是邏輯“低”;-2.5V~+2.5V被認為是邏輯“空”，為數據無效狀態。

　　每一幀ARINIC429數據都由五個部分組成，分別為：標號(LABEL)、識別符(SDI)、數據域(DATA)、符號矩陣狀態位(SSM)和奇偶校驗位(P)。具體意義為：

　　標號(LABEL)： ARINIC429總線數據對每一個航空參數都規定了一成不變的標號，如真空速度標號永遠是230。

　　識別符(SDI)：標識數據來自什么數據源，發往哪個目的設備。

　　數據域(DATA)：用于具體說明參數值，使用BCD或BNR編碼填充。

　　符號矩陣狀態位(SSM)：說明數據屬性和發送裝置的工作狀態。

　　奇偶校驗位(P)：ARINIC429數據的奇數校驗。

　　硬件設計說明

　　如圖1所示為ARINIC429總線接收測試裝置原理框圖，整個設備設計了兩路ARINIC429總線收發通道。可以同時發送2路ARINIC429信號，中斷接收4路ARINIC429信號。

　　圖1 接收測試裝置原理框圖

　　裝置核心處理器采用了ARM7T內核的LPC2210。LPC2210具有開放式外部總線結構和JTAG下載調試仿真功能，支持ADS1.2開發環境仿真下載，這些都極大地方便了用戶對于實際產品的開發。芯片內部集成16K的RAM，144引腳LQPF封裝。外圍3.3V供電，核電壓1.8V。外部還集成了I2C、PWM、UART等接口總線。

　　如圖2所示，LPC2210使用了11.0592MHz晶振，經過內部PLL控制寄存器，倍頻成為60MHz以上的時鐘主頻。外部存儲總線上配置了一片4Mb的SRAM(IS61VL25616編址Ox80000000- Ox8007ffff)和1片16Mb的FLASH(SST39VF160編址Ox81000000- Ox811fffff)。為了方便調試，LPC2210的CE0和CE1片選都加了跳針。如圖3所示。調試時程序代碼映射到片外SRAM中運行，產品定型后，將程序固化到片外的FLASH運行。系統的總線寬度BOOT[1：0]由跳線控制。

　　圖2 LPC2210處理器部分原理框圖

　　圖3 外部存儲器件原理圖

　　整個ARINIC429發送環節由HS3182和HS3282器件組成一個ARINIC429收發通道。HS3282是ARINIC429的協議芯片，HS3182是ARINIC429物理層的驅動芯片，工作時需要±15V的差動電壓。LPC2210通過一片可編程邏輯器件EPM3064ATC100-6對處理器的數據線、地址線進行編址，并訪問外部HS3282芯片。由于LPC2210引腳接口電壓為+3.3V，而可編程邏輯器件等其它外圍器件I/O引腳電壓是+5V，因此每一個引腳串接了一個470W電阻，進行電路保護。EPM3064ATC100-6具體邏輯設計如圖4描述。

　　圖4 HS3282邏輯控制框圖

　　LPC2210片選CE3用作地址的鎖存控制信號，地址通過鎖存器后開始進行邏輯譯碼。分別使HS3282的CWSTR(命令字讀寫)、LD1、LD2(發送使能)等關鍵控制信號有效，完成對ARINIC429收發的時序使能操作。LPC2210數據總線直接連接HS3282的數據線。此外，EPM3064ATC100-6還將外部一個4MHz的時鐘源分頻成為兩路1MHz的時鐘供HS3282芯片使用。HS3282發送出TTL電平的信號驅動HS3182，將信號電壓抬升至符合ARINIC429總線要求的標準。HS3182工作時需要+15V、-15V電壓。

　　為了便于同用戶的交互測試，裝置設計了LCD顯示屏和操縱鍵盤。LPC2210的片選CE2編址控制一塊240×128點陣T6963控制器的單色液晶顯示屏，其接口原理如圖5所示，命令字和數據字編址分別為0x82000002、0x82000000。LPC2210操縱T6963控制器進行點陣式的圖形顯示。

　　圖5 LCD顯示器接口原理圖

　　軟件設計

　　本測試裝置的軟件設計主要流程圖如圖6所示。

　　圖6 軟件流程圖

　　一些主要環節的代碼如下：

　　#include "config.h"

　　#define t6963COM (*((volatile uint8 *)0x82000002))

　　#define t6963DAT (*((volatile uint8 *)0x82000000))

　　#define CHA_ld1 (*((volatile uint8 *)0x83000000))

　　#define CHA_ld2 (*((volatile uint8 *)0x83000002))

　　#define CHA_cwstr (*((volatile uint16 *)0x83000004))

　　#define CHA_oe1 (*((volatile uint8 *)0x83000006))

　　#define CHA_oe2 (*((volatile uint8 *)0x83000008))

　　#define CHB_ld1 (*((volatile uint8 *)0x8300000A))

　　#define CHB_ld2 (*((volatile uint8 *)0x8300000C))

　　#define CHB_cwstr (*((volatile uint16 *)0x8300000E))

　　#define CHB_oe1 (*((volatile uint8 *)0x83000010))

　　#define CHB_oe2 (*((volatile uint8 *)0x83000012))

　　……

　　/*通道A數據發送*/

　　CHA_ld1 = 429data1;/*高字*/

　　CHA_ld2 = 429data2;/*低字*/

　　/*寫入6963命令字節*/

　　void wirteT6963com(uint8 com){

　　t6963COM = com;

　　結語

　　整個測試裝置采用直流+28V機載電源供電，配備+24V備用電源接口，內部集成DC-DC電源模塊進行變壓，產生+5V、±15V電壓供硬件電路使用，功耗5.2W，滿足國家軍事標準機載B類設備的電源特性要求。通過尖峰沖擊、過壓和欠壓浪涌等電源特性的考核，精度滿足多數外場測試的要求。■

　　參考文獻

　　1. 周立功.ARM嵌入式系統基礎教程.北京航空航天大學出版社

　　2. 周立功.ARM嵌入式系統軟件開發實例.北京航空航天大學出版社

　　3. LPC2210數據手冊

　　4. EPM3000A系列數據手冊