机载总线之ARINC 429

《基于CPCI总线的ARINC429通讯模块研制》篇一一、引言在现代化航空电子系统中，通讯技术的重要性愈发凸显。

ARINC429协议作为航空领域中常用的数据总线协议，其在保证信息传递的可靠性和高效性方面起着至关重要的作用。

为了满足日益增长的通讯需求，本文将探讨基于CPCI总线的ARINC429通讯模块的研制过程。

二、CPCI总线与ARINC429协议概述CPCI（Compact PCI）总线是一种高性能、高可靠性的计算机总线技术，广泛应用于工业控制、航空电子等领域。

ARINC429协议是一种用于航空领域的数据总线协议，其数据传输速度快，具有很高的抗干扰能力和良好的可扩展性。

三、通讯模块的研制目标与需求分析在研制基于CPCI总线的ARINC429通讯模块时，我们主要关注以下目标：一是要实现高速度、高可靠性的数据传输；二是要具有良好的兼容性和可扩展性；三是要满足航空电子系统的特殊要求。

为了满足这些目标，我们首先进行了详细的需求分析，包括系统架构设计、功能需求、性能指标等方面的考虑。

四、硬件设计在硬件设计阶段，我们首先确定了通讯模块的硬件架构，包括主控芯片、CPCI接口电路、ARINC429接口电路等部分。

主控芯片采用高性能的微处理器，负责整个模块的控制和数据处理。

CPCI接口电路实现CPCI总线的物理层连接和数据传输。

ARINC429接口电路则负责与外部设备进行ARINC429协议的数据交换。

此外，我们还考虑了电源管理、电磁兼容性等方面的设计，以确保整个模块的稳定性和可靠性。

五、软件设计在软件设计阶段，我们主要完成了以下工作：一是开发了适用于主控芯片的嵌入式操作系统，以实现多任务处理和实时响应；二是设计了ARINC429协议的通信协议栈，包括数据编码、解码、错误检测与纠正等功能；三是实现了CPCI总线的驱动程序和通信接口程序，以确保数据在CPCI总线上高效、可靠地传输。

六、模块测试与验证在模块测试与验证阶段，我们首先进行了实验室测试，包括功能测试、性能测试、兼容性测试等。

1 ARINC 429规范简介ARINC 429正式称法为MARK 33 Digital Information Transfer System (DITS)技术标准。

在许多商用飞机上使用429规范，包括空客A310/A320和A330/340，贝尔直升机，波音727，737，747，757，767，以及麦道的MD-11。

单向传输的429规范以电缆重量和有限数据速率为代价来获得高可靠性。

1.1 本规范的目的本文规定了航空电子系统之间数字信息传输的航空运输工业标准。

所有系统之间的通信必须遵守这些标准，并且按照相关的ARINC特性将系统线路中可更换的单元定义为可互换单元。

1.2 ARINC 429规范的组成：ARINC 429规范最初在1977年以一个文件的形式出版。

随着规范内容的逐年增多，规范实际的大小相应地增长。

在增刊15的出版同时推出的解决方法是把429规范分为三个部份文档的大小以及对改进文档结构的需要都要求将规范分成3卷：1.2.1 卷1-16功能描述，电气接口，标号分配和字格式对数据传输系统的功能及其辅助的物理和电气接口进行了基本描述。

规定了数据字格式、标准标号和地址分配，并且给出了应用实例。

1.2.2 卷2-15离散字数据标准按照标号顺序列出了离散字的位的分配。

1.2.3 卷3-18文件数据传输技术讲述了以大信息块和/或文件格式进行数据传输的协议和信息定义。

1.2.4 增补1-16是对规范进行修改。

1.3 “33号数字信息传输系统（MARK 33 DIGITAL INFORMATION TRANSFER SYSTEM -DITS）”－基本特点规范描述了系统中要发送信息的航空系统元件如何将信息从指定的输出端口通过屏蔽的双绞线传送给所有其他需要该信息的系统元件。

1.3.1 数字信息传输以2的补码小数记法编码或者二进制编码的十进制数据的传输信息，由源系统以足够高的速率传输，以确保每次升级中的少量增值改变。

飞机arinc429数据总线譬是．；垒凰．飞机舢阻N c429数据总线龚斌(中国东方航空公司，上海市200335)￡I裔要]A Rl N c429规范是航空电子设备数字数据传输标准。

本文对A Rl N c429总线规范和A RIN c429在飞机中的应用作简要介绍。

巨．艟词]A R I N c429总线；数据通信随着数字技术和计算机技术的不断发展，越来越多的航空电子设备采用了数字化技术，从而使数字传输成为信息传输的主要途径。

A R—l N C429总线是美国航空无线电公司(A R l N C)制定的民用航空数字总线传输标准，目前，大多数民航飞机上的数字信息传输采用了此标准，如空客A310，320、A330／340飞机，波音737、747、757、767等机型。

1A R l N C429总线简介A R I N C429是一种单向广播式数据总线，传输介质由双绞屏蔽电缆组成(一股红色，一股蓝色，屏蔽缕地)。

A R l N C429总线结构简单、性能稳定，抗干扰性强。

最大的优势在于可靠性高，这是由于非集中控制、传输可靠、错误隔离性好。

A R l N C429总线系统的结构是由某～设备的发送装置和另一设备的接收装置以及总线组成。

数据一般从数据源的发送端流入单个接收端，或者多个并联的接收端。

总线数据的传送速率是：高速传输的位速率为100K b／S±1％，低速传输的位速率为12D一145K b，s±1％。

A R I N C429总线E传输的数据有二进制型(B N R)，飞机上许多参数如航向、高度、油量等都用B N R格式。

还有二—十迸制型(BC D)，如D M E距离、真空速、总温等使用B C D格式。

被编成B N R或B C D 格式的数字数据，以串行发i差序列经输出装置(发送端】按三电平双极归零调制方式发送，即发送的数据脉冲有高【+10V)、低(～10V)、零【0V)三个电平状态，高电平逻辑值为1，低电平逻辑值为oo这种传输方式由字的间隔隔开，间隙是4位零电平持续时间作为数据宇的同步基准，间隙后发送的第—位即表示—个新数据字的开始。

《基于CPCI总线的ARINC429通讯模块研制》篇一一、引言随着航空电子系统的快速发展，通讯技术的重要性愈发凸显。

ARINC429作为航空电子通信的标准协议，其在现代飞机中的应用广泛。

CPCI总线作为高性能、高可靠性的数据总线，对于提高航空电子系统的数据传输效率具有重要意义。

因此，研制基于CPCI总线的ARINC429通讯模块，对于提升航空电子系统的通信性能和可靠性具有重要价值。

二、ARINC429通讯协议概述ARINC429是一种航空电子通信协议，广泛应用于现代飞机的机载设备之间以及机载设备与地面设备之间的数据交换。

该协议定义了数据帧的结构、传输速率以及错误检测与校正等方法。

其核心特点是高速、可靠、灵活，能够满足航空电子系统对数据传输的高要求。

三、CPCI总线技术特点CPCI总线是一种高性能、高可靠性的数据总线，具有高速传输、低延迟、高扩展性等特点。

其采用先进的串行通信技术，支持多通道并行传输，能够满足航空电子系统对大数据量、高实时性的传输需求。

此外，CPCI总线还具有较好的兼容性和可扩展性，便于系统升级和维护。

四、基于CPCI总线的ARINC429通讯模块研制（一）设计思路基于CPCI总线的ARINC429通讯模块研制，主要从以下几个方面进行考虑：1. 硬件设计：选用高性能的CPCI接口芯片，设计合理的电路板布局和线路设计，确保通讯模块的稳定性和可靠性。

2. 软件设计：编写符合ARINC429协议的驱动程序和应用程序，实现数据的收发、错误检测与校正等功能。

3. 模块化设计：将通讯模块分为若干个功能模块，便于维护和升级。

（二）具体实现1. 硬件实现：选用合适的CPCI接口芯片，设计电路板，实现CPCI总线的物理层连接。

同时，设计ARINC429数据帧的编码和解码电路，以及错误检测与校正电路。

2. 软件实现：编写符合ARINC429协议的驱动程序和应用程序。

驱动程序负责与CPCI接口芯片进行通信，实现数据的收发、错误检测与校正等功能。

ARINC429数据总线通信实现方式研究ARINC429是一种点对点的数据传输方式，由一个主机和一个或多个从机组成。

主机负责发送数据，从机负责接收数据。

ARINC429的通信速率为每秒12.5千位（bps），可以通过转换器将信号转换为RS-232或RS-422标准，便于与其他设备进行连接。

实现ARINC429数据总线通信主要包括硬件和软件两个方面。

在硬件方面，需要使用ARINC429收发器来实现与总线的物理连接。

收发器负责将输入的电信号转换为ARINC429总线所需的电信号，并将总线上的电信号转换为输出信号。

收发器通常具有多个通道，每个通道都有独立的接收和发送线路，可以同时处理多个数据。

在软件方面，需要编写相应的控制程序，实现数据的发送和接收。

控制程序需要通过ARINC429控制器来控制收发器的操作。

控制程序可以在主机上运行，使用主机的操作系统提供的接口和驱动程序来访问ARINC429控制器，发送和接收数据。

ARINC429控制器通常具有多个发送和接收缓冲区，用于存储待发送和接收的数据。

发送数据时，控制程序将数据存储到发送缓冲区中，然后通过控制器将数据发送到总线上。

接收数据时，控制程序通过控制器读取接收缓冲区中的数据，然后进行处理。

在实际应用中，ARINC429数据总线通信可以用于飞行控制系统、通信系统、导航系统等各个子系统之间的数据交换。

通过ARINC429数据总线通信，各个子系统之间可以实现高速、可靠的数据传输，提高系统的性能和可靠性。

综上所述，ARINC429数据总线通信的实现方式主要包括硬件和软件两个方面。

通过合理设计和配置硬件设备，并编写相应的控制程序，可以实现ARINC429数据总线通信，实现飞行控制系统的数据交换和通信。

这对于提高航空航天系统的性能和可靠性具有重要意义。

1 ARINC429总线及协议芯片HI-8582简介1.1 ARINC429航空总线简介ARINC429总线是美国航空无线电公司制定的民用航空数字总线传输标准，它规定了使用该总线的航空电子设备的信息流向和ARINC429基本数据字的格式。

ARINC429为单向传输总线,信息只能从通信设备的发送口输出,经传输总线传至与它相连的需要该信息的其他设备的接收口。

在需要两个通信设备间双向传输时,则在每个方向各用一根独立的传输总线。

ARINC429通信采用带有奇数奇偶校验的32位信息字,信息字通过标牌识别，最多具备256个标牌。

采用双极性归零制的三态码调制方式,即调制信号由“高”、“零”和“低”状态组成的三电平状态调制。

1.2 HI-8582简介目前在机载设备中使用的ARINC429总线协议芯片较多，相比之下，HOLT INTEGRATED CIRCUITS公司生产的HI-8582是一款性能价格比较高的ARINC429协议芯片。

该器件的主要功能如下：●符合ARINC429总线协议；●具有独立的双向接收和发送接口；●无需驱动，可直接上ARINC429总线；●标牌可程序化识别；●串行数据速率可设位为100kbps或12.5kbps；●对接收的数据可进行奇偶状态校验；并可对发送数据奇偶状态进行设置；●可自动产生字与字之间的间隔；●52脚PQFP封装，节省印制板空间。

2 AT89C52与HI-8582的接口设计2.1 接口原理介绍由于AT89C52是8位处理器，而HI-8582是16位接口芯片，在接口设计中利用一片CPLD 实现接口，设计中选用了ALTERA公司的EPM7128作为接口电路。

电路框图见图1。

图1中，D1为单片机AT89C52，其中P0端口用于数据的的交换，P2端口用于控制，利用两个外中断INT0、INT1接收收到的429信号，单片机的复位信号是硬件看门狗产生的，图1中没有画出，复位信号RST作为CPLD的输入信号，单片机的时钟选用12MHz,同时12MHz作为CPLD的时钟源。

1 ARINC 429规范简介ARINC 429正式称法为MARK 33 Digital Information Transfer System (DITS)技术标准。

在许多商用飞机上使用429规范，包括空客A310/A320和A330/340，贝尔直升机，波音727，737，747，757，767，以及麦道的MD-11。

单向传输的429规范以电缆重量和有限数据速率为代价来获得高可靠性。

1.1 本规范的目的本文规定了航空电子系统之间数字信息传输的航空运输工业标准。

所有系统之间的通信必须遵守这些标准，并且按照相关的ARINC特性将系统线路中可更换的单元定义为可互换单元。

1.2 ARINC 429规范的组成：ARINC 429规范最初在1977年以一个文件的形式出版。

随着规范内容的逐年增多，规范实际的大小相应地增长。

在增刊15的出版同时推出的解决方法是把429规范分为三个部份文档的大小以及对改进文档结构的需要都要求将规范分成3卷：1.2.1 卷1-16功能描述，电气接口，标号分配和字格式对数据传输系统的功能及其辅助的物理和电气接口进行了基本描述。

规定了数据字格式、标准标号和地址分配，并且给出了应用实例。

1.2.2 卷2-15离散字数据标准按照标号顺序列出了离散字的位的分配。

1.2.3 卷3-18文件数据传输技术讲述了以大信息块和/或文件格式进行数据传输的协议和信息定义。

1.2.4 增补1-16是对规范进行修改。

1.3 “33号数字信息传输系统（MARK 33 DIGITAL INFORMATION TRANSFER SYSTEM -DITS）”－基本特点规范描述了系统中要发送信息的航空系统元件如何将信息从指定的输出端口通过屏蔽的双绞线传送给所有其他需要该信息的系统元件。

1.3.1 数字信息传输以2的补码小数记法编码或者二进制编码的十进制数据的传输信息，由源系统以足够高的速率传输，以确保每次升级中的少量增值改变。

ARINC429总线广泛应用于商务运输航空领域，如空中客车A310/A320、A330/A340飞机，波音公司727、737、747、757和767飞机，麦道公司MD-11飞机等。

它采用异步双极性归零码进行数据的编码，并通过双绞线传输，具有很强的抗干扰性能。

目前市场上的ARINC429总线接口设计一般都采用专用接口芯片，如Device Engineering公司的DEI-1016,INTERSIL 公司的HS-3282等，这些专用芯片价格昂贵，且路数有限，使用非常不灵活。

为了使系统能够对ARINC429数据进行处理并将处理好的数据发送出去，文中提出了一种基于DSP和ARINC429专用协议芯片HS-3282的总线数据设计方法。

1 ARINC429数据传输规范ARINC429数据总线协议规定一个数据字由32位组成，以脉冲形式发送，采用双极性归零码，码速率为12.5kb/s或100kb/s.电气特性为：高电平（+10V）为逻辑1;低电平（-10V）为逻辑0;0电平（0V）发送自身时钟脉冲，字与字之间以一定间隔（不少于4位）分开，以此间隔作为字同步。

一个32位的数据字由五部分组成：标志位（LABEL），用于标识传输数据的信息类型；源/目的标识码（S/D），用于判断在一个多系统中的源系统；数据区（DATA）；符号/状态位（SSM），用于标识数据字的特征或数据发生器的状态；奇偶校验位（PARITY），ARINC429数字信息传输使用奇校验。

ARINC429数据格式如表1所示。

2 系统硬件设计本系统主要是实现ARINC429总线数据信息的接收和发送。

本系统中采用TI公司的DSP 芯片TMS320F2812为控制核心和CPLD芯片作译码电路控制429数据收发芯片时序逻辑，配合1片高性能ARINC429数据收发芯片HS-3282和1片ARINC429数据发送驱动芯片HS-3182,形成1个数据接收通道和1个数据发送通道，由它们构成数据收发、串/并、并/串转换的主体，其系统结构框图如图1所示。

《基于CPCI总线的ARINC429通讯模块研制》篇一一、引言随着航空电子系统的日益复杂化，通讯技术的快速发展对于提高系统的性能和可靠性显得尤为重要。

ARINC429通讯协议作为航空领域广泛应用的通讯标准，其稳定性和高效性被广大航空设备制造商所认可。

因此，本文提出了一种基于CPCI （CompactPCI）总线的ARINC429通讯模块研制方案。

二、CPCI总线概述CPCI总线是一种高性能、高可靠性的计算机总线技术，具有高速数据传输、模块化设计等优点。

其模块化设计使得在系统扩展和维护时具有很大的灵活性。

因此，将CPCI总线应用于ARINC429通讯模块的研制，不仅能够提高系统的性能和可靠性，还能够为系统的升级和维护提供便利。

三、ARINC429通讯协议简介ARINC429是一种航空领域常用的数据通讯协议，具有高速、可靠、灵活等优点。

它能够支持多种数据传输速率和编码方式，满足不同航空设备之间的数据交换需求。

在航空电子系统中，ARINC429通讯协议被广泛应用于飞机各系统之间的数据传输。

四、基于CPCI总线的ARINC429通讯模块设计1. 硬件设计在硬件设计方面，ARINC429通讯模块主要包含CPCI接口电路、ARINC429接口电路以及数据处理电路等部分。

其中，CPCI 接口电路负责与主机系统进行通信，ARINC429接口电路负责与外部设备进行ARINC429协议的通信，数据处理电路则负责对接收到的数据进行处理和存储。

在CPCI接口电路的设计中，需要考虑到CPCI总线的电气特性和时序要求，确保与主机系统的稳定通信。

在ARINC429接口电路的设计中，需要遵循ARINC429协议的规范，确保与外部设备的正确通信。

2. 软件设计在软件设计方面，需要开发一套支持ARINC429协议的通信软件。

该软件应具备初始化、数据传输、错误处理等功能，确保模块与主机系统和外部设备的正常通信。

此外，还需要对接收到的数据进行处理和存储，以便后续的分析和应用。

ARINC 429协议特性介绍一．什么是ARINC429？ARINC429是定义航空电子设备和系统，且彼此之间相互通信的一种规范；他们之间通过双绞电缆线来联系的。

信息传输是以每秒12.5千位比特或者100千位比特来传输的，接收和发送是相互独立的。

ARINC429大部分运用在商用运输机上，这包括在空中客车A310/A320和A330/A340，贝尔直升机，波音 727、737、747、757和767，以及麦道MD-11。

二． ARINC429电子性能：为了传输32位比特信息，ARINC429数据总线采用二信号制的方式；在连续传输时，它们之间的间隔至少有4个比特时间（零电压）来区分。

正常传输电压在 10±1范围内，并有正、负电压之分。

因此各电缆线在正5伏和负5伏之间传输信号；这种工作方式被称作双极归零制模式。

ARINC比特的特征如下图所示：ARINC429的传输协议十分简单，是点对点的传输协议。

在一对电缆线上只能作一个收发器，收发器总是传送32位的数据字或者空状态。

三． ARINC429传输字的格式：ARINC429数据字长度总是32位比特长；典型地使用如下图所示：它主要包括五部分：奇偶校验位（P）、符号/状态位（SSM）、数据区（DATA）、源/目标标识位（SDI）和标志位（LABEL）；它们的发送顺序为：标志位、源/目标标识位、数据区、符号/状态位和奇偶校验位。

其中标志位与正常顺序刚好相反，先发送高位再发送低位，即发送位8、7、6、5、4、3、 2、1。

四． ARINC429数据类型：ARINC429数据类型：二进制编码的十进制数（BCD码）、二进制补码数、离散数据、维修数据和被承认、且国际标准化组织字母第5号特性的数据。

航空总线标准一、ARINC 429ARINC 429总线标准是由美国航空电子工程委员会（AEEC）于1977年制定的。

它是一种单向广播式数字总线，用于在航空电子系统之间传输数据。

ARINC 429支持高达128个通道，每个通道可传输16位数据，传输速率可达12.5 kHz。

该标准广泛应用于商业和军用飞机中。

二、ARINC 629ARINC 629总线标准是由AEEC于1987年制定的。

它是一种高速、双向、多通道数字总线，用于在航空电子系统之间传输大量数据。

ARINC 629支持最多63个通道，每个通道可传输16位数据，传输速率可达4.8 kHz。

该标准在早期的民航客机中得到广泛应用。

三、ARINC 717/373ARINC 717/373总线标准是由AEEC于1993年制定的。

它是一种高速、双向、多通道数字总线，用于在航空电子系统之间传输大量数据。

ARINC 717/373支持最多16个通道，每个通道可传输32位数据，传输速率可达1.04 MHz。

该标准在现代化的民航客机中得到广泛应用。

四、ARINC 735ARINC 735总线标准是由AEEC于1995年制定的。

它是一种低速、双向、多通道数字总线，用于在航空电子系统之间传输少量数据。

ARINC 735支持最多8个通道，每个通道可传输8位数据，传输速率可达19.2 kHz。

该标准在支线飞机和直升机中得到广泛应用。

五、ARINC 740ARINC 740总线标准是由AEEC于1998年制定的。

它是一种高速、双向、多通道数字总线，用于在航空电子系统之间传输大量数据。

ARINC 740支持最多32个通道，每个通道可传输32位数据，传输速率可达5.0 MHz。

该标准在现代化的民航客机和高性能军用飞机中得到广泛应用。

六、ARINC 825ARINC 825总线标准是由AEEC于2000年制定的。

它是一种高速、双向、多通道数字总线，用于在航空电子系统之间传输大量数据。