AHC－85航向姿态计算机中CSDB总线的应用分析

李波，张博

（凌云科技集团有限责任公司，湖北武汉 430030）

AHC－85航向姿态计算机中CSDB总线的应用分析

李波，张博

（凌云科技集团有限责任公司，湖北武汉 430030）

基于CSDB总线在AHC－85航向姿态计算机中的应用，阐述了CSDB总线的规范、电气特性和编码规则，并对AHC－85航向姿态计算机中CSDB总线的检测数据推算以及检测数据模拟做了详尽的分析。

AHC－85航向姿态计算机;CSDB总线;地址字;推算

商业标准数据总线（Commercial Standard Digital Bus，简称CSDB）是由Rockwell Collins通用航空电子分部制定的航空电子设备间互连的串行总线标准，是当前航空领域使用的串行数字总线，主要用于商务飞机和通航飞机内部电子设备之间的互联通讯，如新舟60飞机初期就已经安装了CSDB总线设备，波音737飞机翻修后也安装了CSDB总线设备。本文就CSDB总线的电气特性、编码规则以及此总线在AHC－85航向姿态计算机中的应用做了详尽的叙述。

1 CSDB总线标准定义

1．1 数字总线描述

CSDB是单向广播式异步串行总线标准，采用双绞屏蔽线传输，按照电子工业联合委员会制定的标准EIA RS－422A总线数据传输方式，有效传输距离50m。CSDB总线协议定义了两种信号传输速度：低速信号速度为12．5Kbit/s，高速信号速度为50Kbit/s，该总线数据采用NRZ编码、全双向差分方式传输，可以构成单信源、多接收器的传输系统。总线输出的信号最多能提供10个接收机同时接收，且接收机输入阻抗应不小于4KΩ。CSDB单向通讯结构如图1所示，CSDB双向通讯结构如图2所示，当实施双向通讯时设备至少应有两对总线，一对负责发送信息，另一对负责接收信息。

图1 单向CSDB通信

图2 双向CSDB通信

CSDB总线传输方式有连续反复发送、非连续性发送和瞬间发送三种。连续反复发送是指在CSDB标准清单上的每条消息不断地被更新或刷新，而且这些消息在全部发送的CSDB消息中占据了大量的比例。非连续性发送是指发送消息“参变量”，它的发送方式与连续发送类似。瞬间发送是指发送一个行动（例如无线电的调谐），或者通告特别的事件。

1．2 总线电气特性

CSDB总线数据采用字节的形式来进行传输，每组由11位组成，一个起始位、八个数据位、一个奇偶校验位和一个停止位。每个字节（8位）被标注从0到7，从LSB位开始传输，字节能够传输任何数据除了两个特殊定义的字节（地址位和状态位）。CSDB总线信号的数据格式与RS－232－C标准完全相同，均为异步串行通信格式，即：一个起始位、八个数据位、一个奇偶校验位、一个停止位，其电气标准为RS－422－A，上升和下降时间不少于0．8μs，不超过1．0μs（高速总线）和8．0μs（低速总线）。每个接收机线与线之间或线与地之间的差动电容不超过600pF，每个发射机可驱动电容负载不小于0pF，不超过12000pF。典型的线性接收和线性发射电路分别如图3、图4所示。

图3 典型线性接收装置

图4 典型线性发射装置

2 CSDB总线在AHC－85航向姿态计算机中的应用

新舟60飞机AHC－85航向姿态计算机的CSDB总线信号分为输入和输出两个部分，其输入信号来自ADC－85大气数据计算机，通过实测大气数据计算机输出给航向姿态计算机的相应通道上的CSDB数据，总共测得八种信号，地址分别为A0、A1、A2、A3、A4、A6、A7、A8。通过查阅相关的手册，可以确定对应信号名称依次是PRESSURE/BARO ALTITUDES、VERTICAL SPEED/IAS、TAS/ISA DELTA TEMP、MACH、VS/IAS BUGS、SAT VMO/MMO、TAT/PRESEL ALTITUDE、MM0/BARO SET。事实上接收大气机CSDB总线信号的系统需要的信号种类是以上信号的一个子集，例如航姿系统只需要A1、A2两个地址的信号。航姿系统通过地址位筛选出地址位为A1、A2的信号，其余信号不会被航姿系统所使用，而是一部分给了大气数据计算机的配套指示器，一部分给了电子飞行仪表系统（EFIS）。

新舟60飞机AHC－85航向姿态计算机的CSDB总线输出数字信号供给电子飞行仪表系统（EFIS）显示俯仰、倾斜、横滚等相关信息。通过实测大气数据计算机输出给航向姿态计算机的相应通道上的CSDB数据，总共测得七种信号，地址分别为40、41、42、43、47、F3、F5，其对应的信号名称依次是RATES（BODY AXIS）、ACCELERATIONS （BODY AXIS）、ACCELERATIONS、ATTITUDE/ HEADI2NG、AHRS CONTROL、AHRS DIAGNOSTICS、AHRSASCIIPAGE DATA。

在对机载设备进行检测时，传统的检测模式可能是各相关机载设备的交联测试，可以真实地还原机上工作状态，但是交联测试也存在很多不足之处。交联测试必须要求配套的机载设备工作正常，加上单件无法测试，交联测试又容易造成大量的资源冗余从而产生高额的配套费用。因此就急切要求开发相应的检测设备尽可能地做到单件检测。

通过了解CSDB总线协议，实际检测此总线及分析其结构组成，设计开发出CDSB总线板卡。此板卡采用PCI做计算机接口、FPGA做数据计算，可方便地用于工控机上收发相应的数字信号。［1］所用的底层驱动采用VC编写，有很好的适应性和兼容性可广泛的应用于不同的操作系统。基于CSDB总线板卡进行信号收发测试的信号框图如图5所示。

图5 CSDB总线检测连接框图

3 数据采集及推算

通过对AHC－85航向姿态计算机的输出信号做分析，确定航向姿态计算机在自检时CSDB总线上输出的倾斜信号、俯仰信号以及航向信号是在几个固定的角度之间来回切换的。根据这几个自检输出的标准角度值，通过实时接收航向姿态计算机输出大量的数据，并保存分析筛选这些数据。

3．1 倾斜CSDB信息

通过CSDB总线接口卡采集ADDRESS 40地址位上BYTE（4）和（5）所描述的ROLL RATE 5°、10°、30°、－5°、－10°、－30°所对应的CSDB数据，并推算出十进制数据，如表1所示。

表1 倾斜STIM01相关数据采集及推算

［fc71］1111 1100 0111 0001【补码】11 1000 1111（十进制）911（－5°）

［f8e3］1111 1000 1110 0011【补码】111 0001 1101（十进制）1821（－10°）

［0aaa］0 1010 1010 1010【补码】1 0101 0101 0110（十进制）5462（－30°）

3．2 俯仰CSDB信息

通过CSDB总线接口卡采集ADDRESS 40地址位上BYTE（2）和（3）所描述的PITCH RATE 2°、4°、12°、－2°、－4°、－12°所对应的CSDB数据，并推算出十进制数据，如表2所示。

表2 俯仰STIM02相关数据采集及推算

3．3 航向CSDB信息

通过CSDB总线接口卡采集ADDRESS 40地址位上BYTE（6）和（7）所描述的YAW RATE 2°、4°、12°、－2°、－4°、－12°所对应的CSDB数据，并推算出十进制数据，如表3所示。

表3 航向STIM03相关数据采集及推算

通过相应的度数之间的关联可得到计算公式。例如俯仰：

［016c］【十进制】364（2°）;［02d8］【十进制】728（4°）;［0888］【十进制】2184（12°）。

［fe93］【十进制】365（－2°）;［fd27］【十进制】729（－4°）;［f777］【十进制】2185（－12°）。

正数的角度可以看出，它们之间的角度之比是1：2：6，十进制代码之比364：728：2184也即1：2：6，因此可以确定+1°的十进制代码值是182，在此基础上就得到了所有正数的推算公式。负数的角度的推算采用了补码的形式，算出十进制减1之后，十进制代码与正数相同，十进制代码之比也是1：2：6，减1后确定了－1°的十进制代码值也是182。

在应用层面选用NI公司的LABWINDOWS CVI软件作为开发工具，以用来加快开发进度。［3］完成的AHC－85航向姿态计算机的测试软件人机界面如图6所示。

图6 AHC－85航向姿态计算机的软件界面

4 结束语

随着航空新技术发展的日新月异，航空总线的应用越来越广泛，例如新舟60飞机的大气数据计算机系统、航姿计算机系统、飞行仪表系统都应用了CSDB总线技术。文章从CSDB总线消息结构和传输方式着手，分析了CSDB数字总线在航向姿态计算机数据发送、数据接收中的应用，为将数字通讯、软件设计、硬件制作应用到航空电子产品中奠定基础。

［1］张重雄．虚拟仪器技术［M］．北京：电子工业出版社，2007．

［2］谭浩强．C程序设计（第三版）［M］．北京：清华大学出版社，2005．

［3］王建新，杨世凤，隋美丽．LabWindows/CVI测试技术及工程应用［M］．北京：化学工业出版社，2006．

［编校：邓桂萍］

Application Research of CSDB Bus in AHC－85 Heading Attitude Com puter

LIBo，ZHANG Bo
（Lingyun Science＆Technology Group Co．，Ltd．，Wuhan Hubei 430030）

Based on CSDB bus＇application in AHC－85 heading attitude computer，the paper elaborated the CSDB bus＇specifications，the electrical characteristics and encoding rules and also analyzed in detail the test data calculation and test data simulation of the CSDB bus in AHC－85 heading attitude computer done．

AHC－85 heading attitude computer;CSDB bus;address word;calculation

V249．122+．2

A

1671－9654（2011）04－043－04

2011－09－22

李波（1984－），男，湖北襄阳人，助理工程师，在职研究生，研究方向为航空特设修理技术及开发。