某型備份儀表顯示器按鍵處理的軟件設計

燕秀秀

摘要：備份飛行顯示器是機上重要的組成部分之一，在飛行過程中作為備份系統提供姿態數據，能夠精確指導飛行，提高飛機安全可靠的到達目的地。備份飛行顯示器主要由信號處理板和圖形處理板、導光板等組成，完成向航電系統輸入命令并指導航電系統工作，同時通過ARINC429總線與外部設備進行通訊，解算、處理并最終在液晶顯示屏上以數字和圖表以及動態圖形的方式實時顯示飛行參數數據，備份飛行顯示器能將飛行過程中某些故障信息以直觀可視化的方式提示報警，對整個航電系統起到及時監控作用，有效的提高了飛行安全性。其中按鍵是備份飛行顯示器和操作員的重要溝通載體，按鍵處理需要完成顯示器的功能實現，滿足操作員對顯示器的基本需求，是人機交互的關鍵。

本文首先介紹了備份飛行顯示器的功能和組成，對按鍵處理的研制任務進行了需求分析，然后在基于CodeWarrior的開發平臺下，使用C語言設計了滿足按鍵任務的按鍵處理軟件，完成了軟件開發到設計，最后通過按鍵軟件聯試，驗證了按鍵處理軟件功能邏輯，經過測試，按鍵處理軟件運行穩定，滿足需求，人機界面良好。

關鍵詞：備份儀表顯示器;按鍵狀態;按鍵響應

一、概述

備份儀表顯示器是飛機航電系統中重要的機載設備，主要用來顯示飛機的姿態（橫滾、俯仰）、航向角、氣壓高度、指示空速、升降速度、無線電高度等信息，作為綜合顯示系統的備份使用[1]。

備份儀表顯示器，包括液晶顯示模塊、圖形處理板、信號處理板、導光板、電源模塊。導光板有周邊按鍵設計，是人機交互的信息輸入部分，操作員可以通過按鍵實現切換畫面、調節晝夜亮度模式以及場壓裝訂等功能，具體飛行參數信息由液晶顯示模塊顯示。其中信號處理板的功能之一，就是處理按鍵并響應，實現操作員和顯示器的通信交互功能[2]。

備份儀表顯示器有4個按鍵，在按壓按鍵的過程中，有0.3mm～0.4mm的按壓行程，按鍵內部開關的按壓力大小為3.92×（1±10%）N，符合正常按壓數值。信號處理板的按鍵處理軟件，輸出信號用來控制圖形處理板或者與外部設備交聯，根據不同操作員的輸入意向，響應不同的功能。以軟件方式實現按鍵邏輯控制和處理。

二、需求分析

操作員通過按鍵操作，進行人機交互。備份儀表顯示器導光板有4個按鍵，主要執行4個功能，如圖1所示，操作員通過按壓按鍵，實現對顯示器亮度的調節，可以調節為日/夜模式以適應不同的環境亮度，提高顯示器的可讀性。操作員通過按壓按鍵，進行顯示器畫面的切換控制，調出需要監測或者需要設置的運行參數，包括空速、升降速度、高度、姿態、場壓等參數。操作員通過按壓按鍵，觸發與外部其他設備進行握手通信。操作員通過按壓按鍵，編輯畫面場壓參數或者選擇畫面顯示單位。

（一）按鍵狀態獲取和判斷

按鍵總共有8組合狀態圖，來實現8種方式的不同操作。按鍵獲取軟件定時掃描當前按鍵狀態，當操作者按下按鍵，判斷操作者的按鍵操作屬于那個狀態，也就是顯示器可以讀取按鍵狀態并判斷，采用整數數值1到8來標識8種不同操作方式，如圖2所示。

（二）按鍵響應

備份儀表顯示器有7種顯示畫面，采用整數1到7來標識7種不同畫面狀態。按鍵響應有畫面顯示狀態的切換，亮度調節和場壓裝訂，以及觸發外部設備，按鍵響應需要依據當前顯示畫面狀態和按鍵狀態，給出對應的輸出，發送到圖形處理板或者外部設備，然后在液晶顯示屏編輯顯示或者與外設通信。

三、軟件設計

在按鍵處理軟件設計過程中，結合之前產品的按鍵需求分析和信號處理芯片的開發能力，以及C編程語言，將按鍵處理軟件分為兩大模塊進行設計。包括按鍵狀態獲取和判斷、按鍵響應兩大模塊。其中按鍵狀態和畫面狀態是兩大模塊的主要交互數據。

（一）按鍵狀態獲取和判斷

根據需求分析，操作員需要隨時可以按壓按鍵，調取所需畫面，在按鍵處理軟件設計中，采用按鍵值標識當前按鍵狀態，按鍵值用0，1表示。0表示按下，1表示抬起。

實際設計開始時，在定時中斷函數中，添加按鍵狀態獲取和判斷函數，定時掃描所有按鍵當前狀態，并更新按鍵信息，包括當前按鍵按下計數、當前按鍵狀態等。據按鍵信息判斷按鍵情況，如果有按鍵按下并抬起，則產生有效按鍵[3]。

（二）按鍵響應

在定時中斷函數中，添加按鍵狀態獲取和判斷函數之后，添加按鍵響應函數。軟件設計結構為采用switch判斷按鍵狀態值KeyMessage，逐步判斷按鍵狀態。在每個case語句中，采用if來判斷當前顯示畫面狀態值PictureNum，在不同畫面，操作按鍵有不同的輸出反饋，即時相同的操作也會收到當前畫面不同而響應不同。

四、軟件驗證

備份飛行顯示器通過軟件測試驗證及后期應用的驗證，得到了在使用狀態下的正確的按鍵值解算和畫面狀態顯示，功能測試和邏輯驗證均能穩定準確的滿足軟件按鍵處理需求。

五、結論

本文在介紹了備份儀表顯示器的作用后，進行了基于實際按鍵功能需求的分析，將需求主要分為兩個模塊，并相應對各個模塊進行了軟件設計，按鍵操作更加方便明確，按鍵響應的用戶界面良好，能夠滿足按鍵處理需求。最后通過與其他系統進行聯合測試，驗證了其功能和邏輯，完成了備份飛行顯示器的按鍵處理軟件設計。

六、參考文獻：

[1]霍曼，飛速發展的航空電子，航空工業出版社 ，2007

[2]趙影、張明明、方佳在、周長明，教練機綜合備份導航顯示系統研究，教練機，2019年4期

[3]楊永明，單按鍵值的單次增加和連續增加的軟件實現，湖北民族學院學報，2010.6.20