基于MSP430單片機實現ARINC429總線通訊的硬件設計

ARINC429航空通訊總線是一種常用的慣導系統(tǒng)通訊總線。由于該總線的功能相對獨立，航空電子系統(tǒng)逐步走向綜合，各子系統(tǒng)之間的數據通訊變得更加頻繁。因此，研制一種基于ARINC429總線標準多種導航檢測信號的手持設備，就可以為雷達導航測試人員提供很多方便。

1?ARINC429總線簡介

ARINC429總線標準又稱為Mark33數字信息傳輸系統(tǒng)，由美國航空無線電公司(ARINC)頒布實施。我國在航空電子設備(諸如GPS、慣導系統(tǒng)、電子飛行儀表)中也大量采用了ARINC429規(guī)范與外設進行通訊。此總線允許一個發(fā)送器和最多20個接收器進行一對單向、差分耦合、雙絞屏蔽線信號傳輸。該標準的數據字分25 bits和32bits兩種，以雙級歸零碼的形式發(fā)送。傳輸速率分成12.5 kB／s(低速)或100 kB／s(高速)兩種，傳輸協(xié)議采用簡單的點對點形式。ARINC429總線數據字長度為32位比特，可以分為五部分：奇偶校驗位(P)、符號／狀態(tài)位(SM)、數據位(DATA)、源，目標標識位(SDI)和標號位(LABEL)，發(fā)送順序為標號位、源／目標標識位、數據位、符號／狀態(tài)位、奇偶校驗位，其中標號位比較特殊，采用先發(fā)高位后發(fā)低位的表現形式。

2?手持設備系統(tǒng)硬件方案

本設計中的主處理器可選擇美國TI 公司的MSP430系列16位工業(yè)級超低功耗單片機MSP430F449IPZ。該產品帶有48個I／O引腳和60KB存儲空間，并集成有專用的鍵盤和LCD驅動接口，因而比較容易維護，性價比和工作可靠性都較高，有利于系統(tǒng)硬件進行優(yōu)化設計。MSP430具有超低功耗特性，一般模式下的工作電流僅280μA，省電模式下的工作電流僅1.1μA，故可極大地延長電池壽命。

該調試儀的顯示部分選用小型矩形單色LCD顯示器。鍵盤選用小型鍵盤接口模塊，僅需配置“POWER”、“MOD”及上下選擇按鈕共四個鍵，可以減小設備的外形尺寸，并可簡化該調試儀的操作步驟，使用十分簡單、方便。MSP430系統(tǒng)需擴展一片RAM，以動態(tài)存儲各種運算的中間數據。而由于MSP430系列單片機內部有足夠的FLASH存儲器空間，故無需再擴展ROM。這樣，整個設備體積可不超過160 mm×100 mm×50 mm，有利于操作。

手持導航設備信號發(fā)生器的系統(tǒng)硬件連接框圖如圖1所示。圖中，ARINC429數據通訊可選用HARRIS公司的HS3282和HS3182接口芯片配合完成。其中HS3282芯片的信號傳輸速率為100 kB／s或12.5 kB／s，采用單電源+5 V供電，芯片由兩個接收器和一個發(fā)送器組成，接收器和發(fā)送器可分別獨立工作。兩個分別獨立的接收器直接與ARINCA29總線相連，而不需電平轉換。接收器以10倍于接收數據速率的頻率工作，字長25位或者32位，接收到的數據帶有奇偶校驗狀態(tài)。發(fā)送器主要由先進先出(FIFO)存儲器和定時電路組成。FIFO存儲器用于保存串行傳輸8個ARINCA29數據字，內部定時器可自動調整字間隔，并自動產生奇偶校驗位。HS3282芯片的發(fā)送器可將兩個16位的并行數據轉換成32位TTL電平的串行數據，并經過與其配套的總線驅動芯片HS3182將電平轉換為雙極性歸零碼發(fā)送到ARINCA29數據總線上。其硬件設計原理如圖2所示。圖2中，HS3282采用5 V供電，數據傳輸速率為100 kB／s，可外接1MHz晶振。MR復位低有效可接單片機P4.2，由于系統(tǒng)僅用來發(fā)送測試信號時為單向傳輸，故不需要兩路接收。由于MSP430是16位單片機，故也不需要8位鎖存器，它的16位數據總線可連接到單片機P2和P3的兩組引腳。發(fā)送時，HS3282為前級輸出，HS3182通過Aout和Bout引腳為正式差分輸出。另外，MSP430內部集成有LCD驅動電路，故可直接連接LCD接口，其系統(tǒng)原理圖如圖3(見第32頁)所示。

3 結束語

本文以超低功耗和安全實用為方向，以低功耗的MSP430單片機和ARNIC429總線為技術手段，提供了一套以發(fā)射導航檢測信號為主的手持設備的硬件方案，本系統(tǒng)在實際運行中效果穩(wěn)定可靠，具有較好的使用價值和應用前景。

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