摘 要 本文针对用户的实际需求，描述了一种Arinc429总线采集记录器的设计，提出了总线数据采集、存储、转发以及下载数据流设计思路，阐述了Arinc429总线接口、智能控制以及系统掉电时间的设计。
关键词 Arinc429总线；采集记录器；数据流
1 概述
ARINC429总线是专为航空电子系统通信规定的航空工业标准，它详细规划了航空电子系统中的各个电子设备之间的通讯方式，定义了电气特性和通信协议，为系统互联提供了统一的平台，因此广泛应用于机载设备。本文提供了ARINC429总线采集记录器设计开发的设计方案，并从硬件设计、软件功能设计两个方面进行了论述[1]。
2 总体设计
ARINC429总线采集记录器主要功能是接收4通道的ARINC 429总线数据，将采集到的数据打上时间标签，存储到电子盘上。时间标签来源于IRIG-B（AC）时间码。采集器还能将4通道上的ARINC 429总线数据挑参数后输出到RS422或ARINC 429总线的发送通道上，挑参数是按照用户关心的Lable 号列表实现。采集器是独立工作的，外部只提供供电就应能自动工作；记录到电子盘上的数据掉电不丢失；采集数据的下载是通过千兆网，对采集模块的远程操控通过串口或千兆网。
根据应用需求，该采集记录器的核心是设计一个实时的数据采集、记录、监控模块，该模块主要完成总线数据接收、数据发送、数据存储以及用户控制等功能。其系统框图及数据流见图1。
在该系统中， ARINC 429总线数据采集和回放模块主要由FPGA和ARINC 429收发芯片组成，完成ARINC 429协议的采集和回放，提供给软件控制接口和数据通道。存储单元有PCIe-SATA协议转换和SATA接口电子盘组成。用户可通过RS232或网络接口控制该采集存储模块，并可通过千兆以太网口下载已经记录的总线数据[2]。
3 数据流描述
该ARINC 429总线数据采集记录模块有两种工作模式：数据采集模式和数据下载模式。
数据采集模式下，4路接收通道的ARINC 429总线数据，在FPGA内部的IPCORE控制下，完成串并转换、协议处理、添加时间标签等操作后，数据缓存到FPGA内部的数据缓冲区内，并以中断的方式通知驱动程序。驱动程序收到中断后，先判断中断类型确定接收通道的数据缓冲区的位置，然后以DMA的方式将采集到的ARINC429总线数据读入到缓冲区内。在主控程序的控制下，数据以文件系统的格式写入到电子盘中。
将已经缓存ARINC429总线数据，按照ARINC429协议的格式发送到总线上，也可以将中缓存的数据通过RS422发送出去。采集、存储、转发数据流通道见图1。
数据下载模式下，用户可以对已经记录到电子盘中的数据进行复制、删除、格式化等操作。当用户实现千兆以太网下载数据时，运行在PPC460EX的主控软件会将用户选择的数据读取到缓冲区中，然后以DMA的方式发送给网络协议处理单元，对数据加上相关的数据帧协议后，通过千兆以太网发送给客户。数据下载模式数据流通道见图1[3]。
4 系统软件功能设计
ARINC 429总线数据采集器系统软件包括主控软件、系统监控软件以及数据下载软件，可以提供数据采集、记录、管理以及状态监控等功能。其中主控软件负责数据采集、记录、回放等功能调度，上位机控制命令解析，系统状态回报，系统自检等；系统监控软件可通过RS422或以太网控制系统的工作模式，查看系统的状态，如已记录时间、电子盘剩余记录时间、电子盘容量、已记录数据的检索、CPU温度、前端信号连接状态、硬件设备运行状态等；通过千兆以太网口连接数据存储系统下载数据，客户可在Windows系统下，以映射网络磁盘的方式管理或下载记录的数据[4]。
5 系统安全掉电时间
该系统的最大功耗为20.72W，电源的转换效率估计为70%，电源输出电容值为14000uF。电源的正常波动范围为22～28V，当系统电源低于9V时，系统将无法正常工作，其維持正常工作的时间计当系统电源的转换效率为70%时，系统电源从22V掉到9V时，记录系统维持正常工作的时间为95ms。
以上时间能够满足记录系统安全掉电，保证系统掉电后记录系统正常结束文件记录，保证了记录文件的完整性，实际系统安全掉电时间测试结果为98ms，与理论值接近。
6 结束语
本文介绍了ARINC429总线采集记录器的设计方案，该采集器目前已完成了实验室测试并成功应用于机载设备它机试飞中，用于对被试设备多路ARINC429总线数据的采集记录，信息数据以文本格式完整记录在存储器上衣便于事后分析研究，各采集通道的时延满足使用要求。
参考文献
[1] 解文涛. ARINC429总线采集器的设计和开发[J]. 测控技术，2010，（7）：24-27.
[2] 张华强，郭小娟，张庆荣.基于DSP的ARINC429总线接口卡的设计与实现[J].计量与测试技术，2008，（10）：36-37.
[3] 孟武胜，张雯璐，刘晓剑.基于80C196的Arinc429总线通信系统[J].兵工自动化，2004，（6）：39-41.
[4] 梁永君.基于PCI的ARINC429总线数据采集板的设计与实现[J].现代导航，2011，（1）：75-78.
作者简介
韩春永（1983-），男，内蒙古赤峰人；学历：硕士研究生，工程师，研究方向：综合航电系统飞行试验技术。