基于DSP的航空電子通信系統

摘 要：在當前的航空領域，各種先進的現代化技術正在不斷的被應用其中，尤其是各種電子技術和數字技術的應用，更是在很大程度上提升了航空智能系統的建設水平。例如在航空電子通信系統中，數字信號處理（DSP）技術就發揮了非常大的作用，為航空電子系統的穩定運行提供了良好的通信通道?，F文章就在基于數字信號處理技術的基礎上，對航空電子通信系統的設計進行研究分析。文章主要是從系統的總體設計、硬件設計和軟件設計三方面入手進行研究，并對其調試方法進行了簡要分析，以供參考。

關鍵詞：DSP；航空電子通信系統；功能；軟件設計

1 基于DSP的航空電子通信系統總體設計

對于航空電子通信系統設計來講，至少要經過三個基本步驟，即硬件設計、軟件設計和調試。其中硬件作為系統的物理載體，是系統實現的基礎條件，若硬件設計不當，則就是軟件設計的再優秀也無法充分發揮系統的功能作用。而軟件則是系統的“大腦”，是控制系統的主要程序，所有的硬件都要接受軟件的指令來完成動作，充分配合軟件。軟件除了可以控制硬件動作以外，還能夠幫助硬件更好的適應各種環境。在硬件和軟件均設計完成后，就要進行調試，以確保軟硬件能夠正常順利的運行。當然，為了能夠使系統的結構更加簡單、系統運行更加可靠，調試方法更加簡便，我們可以在設計中將上述三種設計步驟融為一體，統籌兼顧的進行綜合設計。

2 系統的硬件設計

2.1 DSP控制模塊硬件設計

DSP控制模塊主要由DSP芯片和周圍功能單元組成。DSP芯片選用低功耗、功能強大的TMS320系列的TMS320LF2407A（以下簡稱LF2407），配合周圍的功能單元，實現控制機載總線數據通信、存儲及處理的子系統，其結構框圖如圖1所示。

圖1 DSP控制模塊原理圖

2.2 上位機與下位機之間通信模塊設計

采用雙口RAM技術實現雙CPU之間的通信，可以使兩個CPU通過共享存儲器交換數據，兩個CPU如同使用自己的存儲器一樣訪問共享存儲器。

2.3 ARINC429總線通信模塊設計

ARINC429總線收發模塊在設計中由接收器和發送器構成。主要完成如下功能：完成兩路ARINC429接收數據的串并轉換，完成一路ARINC429發送數據的并串轉換；支持中斷方式、查詢方式接收、發送數據。

2.4 LONWORKS數據通信模塊設計

在LON WORKS通信模塊的設計中我們以FT3150智能收發器為主控制器，完成各采集模塊數據采集的同步，以及接收傳送采集數據等功能。為了結合更為廣泛的應用，還增加了LONWORKS通信模塊與PC機的串行接口，如此一來LONWORKS通信模塊可以很方便地把采集到的數據直接發送到上位機中，外部接口硬件連接如圖2所示。

圖2 FT3150外部接口硬件連接圖

3 系統的軟件設計

3.1 設計要求

在完成硬件設計之后，就可以航空電子通信系統的軟件進行設計。在此過程中，應當注意必須要保證系統軟件可以具有實時性、可靠性與可維護性等基本特點。首先，基于DSP的航空電子通信系統應該能具備較好的實時性。也就是說，系統的微處理器應該在較短的時間內快速完成一系列的軟件處理工作，例如當接收到反饋信號后，系統應該迅速的對信號進行采樣計算，并進行邏輯判斷和分析，然后輸出正確的控制信號，完成正確的動作。若在此過程中系統出現了延遲現象，那么將會嚴重影響系統的整體運行效率。尤其是在系統可能出現故障時，若發出的警報較為遲緩，那么勢必會失去最佳的處理機會，造成嚴重的后果。其次，基于DSP的航空電子通信系統應該具備較強的可靠性，這是系統運行的基本要求。這主要是針對系統發生故障時而言的，若系統出現了異常情況，必須要有一定的應對策略，來避免因系統故障和操作錯誤而帶來的問題發生。例如硬件或軟件受外界干擾后出現錯誤操作時，應該有一定的自動應對措施，降低系統故障帶來的損失。最后，基于DSP的航空電子通信系統應當是可維護的。由于航空電子設備都是較為精密的設備，其結構和功能作用決定了其對通信系統所提出的要求是很高的，在此情況下，很難通過一次設計使軟件系統達到完善。所以需要進行不斷的調整、改進，這就要求系統應該具備可維護的能力，要能夠承受系統的反復調試與修改，以便于促進系統的優化。

3.2 軟件的模塊劃分

在航空電子通信系統的軟件設計中，主要需要設計兩部分內容，分別是上位機軟件設計與下位機軟件設計。其中前者主要是為了能夠實現對各種相關數據的有效管理，并實現系統的智能糾錯。而后者則是主要包含了主程序與數據總線通信子程序，是上位機軟件的執行軟件。在本系統的數據發送和接收中，均帶有一定的自檢測功能。具體的設計方法是采用模塊化設計方法。其中主模塊可以劃分為四個子模塊，分別為系統的初始化模塊、通訊模塊、控制模塊和數據處理模塊。

4 系統的調試方法設計

為了確保航空電子通信系統能夠安全順利的運行，還需要對其硬件和軟件進行調試。而由于DSP系統本身又是結構非常復雜的系統，所以必須要采取較為高效的調試方法。JTAG作為一種標準規范，完全可以用在DSP系統的調試中。系統的調試主要應該分為八個環節，分別是電路板裸板檢測、焊接裝配器件、通電前檢測、電源輸出檢查、時鐘電路測試、DSP工作狀態檢查、RAM讀寫測試以及上位機與下位機聯機測試。在調試的過程中，軟件和硬件應該配合起來。在此之前應重點檢查軟件的語法、程序結構以及結果準確性，以盡可能的避免這些問題影響到調試效率，也便于在調試中快速排除故障，找出原因，加以修改。

5 結束語

總之，在設計航空電子通信系統時采用DSP技術進行設計，必須要從硬件、軟件和調試三個角度進行合理設計，以確保系統可以具備較好的兼容性與通用型，所設計的系統還應該具備可擴展能力，最好采用模塊化設計方法進行軟件設計，以便于后期的維護和調試修改。另外，在設計時，還應該運用智能糾錯方法和抗干擾設計方法，來提高系統的可靠性。

參考文獻

[1]康涌泉，史忠科，朱紅育.基于DSP的ARINC429總線通信系統設計[J].航空計測技術，2004（6）.

[2]王世奎.航空電子通信系統關鍵技術問題的淺析[J].航空計算技術，2001（4）.

[3]喬軍.基于DSP的ARINC429總線技術研究與實現[D].南京航空航天大學，2006.