基于ARINC429总线的机载语音设备测试系统
报告给飞行员,辅助飞行员完成操作控制,这样可以极大地降低飞行员的工作负荷。[1]目前,这种机载语音设备已经成功运用于部分飞机,未来,这一技术将用于每一架飞机。因此,相应的配套测试系统需求将更为普遍。基于上述需求,本文研制了一套基于ARINC429总线的机载语音测试系统。
1总体设计
测试系统主要由带显示器工控机及其他专业定制板卡实现,各模块功能如下[2]:
1) 工控机:含机箱、CPU、液晶显示器及键盘等。用于安装测试软件,完成设备的用户交互。
2) 通信板:完成测试系统与被测设备信号的交互,包括:RS422信号、离散量信号及ARINC429信号。
3) 音频板:完成声音采集,并传送给被测设备。
4) 电源板:完成被测设备供电。
2 分系统设计
2.1工控机
工控机机箱包括:内部电源、底板等。内部电源为整个系统供电。通过底板实现控制器的计算机系统与各个定制板卡的通信,底板主要用于安装各个定制板卡。
用户操作的鼠标键盘配置为:液晶显示器为LCD触摸屏显示器与可拆卸英文键盘及触摸板。
2.2通信板
通信板主要包含CPU处理单元、逻辑控制单元、429通信模块、RS422总线、PCI通信模块以及离散量输出单元。
ARINC429通信模块由ARINC429协议收发芯片与收发接口电路组成。ARINC429协议的收发芯片HS3282/3182构成ARINC429数据收发、串并转换、并串转换的主体。ARINC429收发接口利用80C196KC实现对收发的控制[3]。
RS422总线采用外扩并转串协议芯片,可扩展多达四路的串口,串口驱动芯片选用和被测设备相同的MAX488器件作收发器,真实模拟被测设备电气环境。
离散量输出单元工作原理为:由处理器输出的告警信息,经离散信号接口器件锁存后,由达林顿驱动阵列提供告警灯的驱动信号。驱动阵列的公共端引至反馈检测电路,将检测信息送回至离散接口器件,再由处理器读取。
PCI通信主要由PCI9052实现。PCI9052符合PCI总线标准2.1版。它支持3种本地总线工作模式。PCI9052内部有64byte的PCI配置空间,对PCI9052的配置可以用Serial EEPROM完成,可以使用PLXMon软件对SEEPROM进行在线编程[4]。
2.3音频板
音频板主要实现了以下功能:
1) 通过外接话筒经过MIC接口输入到测试系统,在内部将话筒音频放大并转换为差分音频信号,然后输出到被测设备;
2) 差分音频信号输入接口接收被测设备的输出语音信号,在内部将差分音频信号转换为标准耳机接口信号,从标准耳机接口输出到外接耳机或音响设备播放;
3) PC机从耳机接口输出测试音频数据流,从LINE接口输入到测试系统,在内部转换为差分音频信号,然后输出到被测设备,每个LINE接口与对应的1个MIC接口输入的音频信号转换为差分音频信号后,从1个音频输出接口输出,内部具有通路切换开关。
2.4电源板
电源模块的主要电路是由整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路组成。
整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大在输出端短路的情况下,PWM控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内,采用小功率短路保护电路。
产品功能供电电源模块输入电压为15V~35V,输出功率不小于40W,满足被测设备的供电要求。DC/DC电源转器具有高可靠性,具有良好的电磁兼容特性和高抗干扰性,体积小且能实现高效运转,并且在-10℃~+70℃范围内能够正常工作。
3结论
本文实现了ARINC429总线的机载语音设备的测试功能。方案中分别用电源板、通信板、音频板实现了被测系统供电、数据通信及语音采集的功能,并通过工控机实现对这些定制功能板的内部通信,提供了用户交互软件的驻留平台。测试系统功能及性能满足被测设备需求。
参考文献
[1]夏乐乐机载语音信号检测与处理技术[D] 江苏南京:南京航空航天大学 2014年:1~20
[2]王燕基于ARINC429航空数据总线的便携式机载电子设备故障检测仪的研究[D] 陕西西安:西安科技大学2004年:1~15
[3]李榕,刘卫国,刘晓剑航空用ARINC429总线收发系统设计与实现[J]计算机测量与控制 2005.13(9)90~92
[4]熊飞,魏宗寿基于PCI总线的智能双通道RS422通信卡设计[J]铁路计算机应用2010.7第19卷第17期 54~56
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