民機航電RIG ARINC429總線抽引研究

全軼青

民機航電RIG ARINC429總線抽引研究

全軼青

當前主流的商用客機航電系統架構及其設備之間都是通過ARINC429總線進行聯接的，文章通過對航電RIG的總線抽引進行研究，提出方法與建議。

隨著航空電子技術的發展，航電系統向著高度綜合、集成的方向不斷邁進，總線被大量的使用，無論是ARINC429總線還是ARINC664總線，在工程人員進行系統設計、分析或故障排查時，都需要對它們進行抽引、觀察和分析。而ARINC429又是總線研究的基礎，也是當前正被廣泛使用的總線方式；即使未來機型逐步使用AFDX網絡，但目前設備端和進入網絡之前所進行的數據傳輸仍要依靠ARINIC429總線。

航電RIG平臺中ARINC429總線抽引的意義

航電系統的RIG結合鐵鳥（Iron Bird）試驗平臺是一種地面工程模擬器，用于組合、模擬、試驗、驗證和優化所設計的飛機系統，包括導航、飛控及其他航電系統?，F代的航電RIG平臺，無論是設備端還是系統之間的聯接都需要大量使用ARINC429總線；隨著航電系統技術和集成度的提升，AFDX網絡會逐步應用于系統級的交聯，但由于技術、成本的考慮以及對傳統設備的依賴，依然無法全面取代ARINC429總線的使用。

在飛機研制期間，系統的設計及調試使得工程人員必須時刻掌握總線數據的傳輸；當需要進行系統排故時，時常需要在RIG上觀察和分析總線傳輸定義及內容，以定位故障；在設備軟硬件升級時，更要先進行RIG平臺的測試才能實現裝機。如此，對于工程人員，在試驗平臺級別的活動中，如何按需抽引所需的總線信號就變得格外重要。

ARINC429總線

ARINC429總線協議是美國航空電子工程委員會（ARINC）提出的，全稱為數字式信息傳輸系統，協議標準規定了航空電子設備及有關系統間的數字信息傳輸要求。ARINC429總線廣泛應用在波音、空客及其他商用客機中。

抽引方案

本文章主要研究RIG平臺中ARINC429總線的抽引方法。航電RIG一般包含諸多子系統包括飛控系統、飛管系統、通信系統、導航系統、起落架系統等等。每個子系統由具有不同功能的字（LABLE）和數據位（BIT）組成，從RIG中可以得到成百上千的字和數據。

圖1給出了抽引方案和步驟，在抽引數據之前，首先要判定需要什么數據，然后工程人員將所需數據從ARINC429測試板（Patch Panel）中抽引出，再通過專用電纜，發送到計算機進行數據轉換，最終數據由接收器進行處理，并轉換成所需的可讀、可用數據。文章以航電系統重要的3個飛機姿態參數俯仰（Pitch）、滾轉（Roll）和偏航（Yaw）作為抽引所需數據。

圖1 總線抽引方案和步驟

實施方法

根據章節3給出的抽引方案和步驟，給出詳細的實施方法。

RIG平臺和Patch Panel。RIG平臺和Patch Panel可以提供大多數在ARINC429總線上傳輸的航電數據，所需的3個航電系統的飛機姿態參數（Pitch、Roll和Yaw）均可以從中得到。

專用連接器、電纜和ARINC429板卡。專用連接器和電纜是專用于采集RIG平臺中的數據，然后數據被輸出到計算機中，由ARINC429板卡進行數據處理和轉換。

數據轉換。所有的ARINC429數據都能夠被處理并轉換成可讀、可辨識的所需參數。

數據發送。最終，數據通過浮點（float）數據的方式被傳輸進入Ethernet，工程人員可以從中選擇任何所需數據用于各自的項目。

ARINC429數據接收器。在完成上述數據轉換后，可以使用3種不同的方法從Ethernet來接收這些數據——C++（Microsoft Visual Studio），Matlab和Arduino Ethernet Shield控制板。

C++（Microsoft Visual Studio）：首先數據以浮點（float）的形式被發送至Ethernet，在接收到串行數據（string data）后，編譯代碼使用逗號（comma）來分割（delimiting）每一個參數，最后使用緩存器（buffer）在隊列（array）中選擇并存儲pitch、roll和yaw這3個參數，再輸出它們。

Matlab：Matlab和Simulink提供了另一種方式來讀取可用參數。首先通過使用UDP模塊，使得Ethernet中的數據可以傳輸并被接收，然后同樣需要分割所捕獲的串行數據，并發送至Arduino接口。最終，輸出3個飛行姿態參數。注意，如果想要持續不斷地得到ARINC429數據，必須仔細核實與RIG平臺連接的計算機IP地址，并設置循環（loop），不斷重復串行數據分割和數據發送指令。

Arduino Ethernet Shield控制板：Arduino Ethernet Shield是一種較為簡單的方法，可以直接得到Ethernet中的串行數據。建議將其安裝在Mega2560控制板，并通過電纜與Ethernet連接。在數據被接收后，繼續使用分割串行數據的方法來取得可讀參數并輸出。

本文給出了從RIG平臺抽引ARINC429總線數據的方法，并以航電系統中重要的3個飛行姿態參數為例子，提供了詳細的實施方案與步驟，并推薦了3種不同的接收器設計方法。

通過此項研究，對基于RIG平臺的航電系統研制及故障排查，提供了總線數據抽引方法，具有一定的參考價值。

（作者單位：上海飛機設計研究院）