电子显示控制器设计的优化方法

马良

【摘 要】本文主要介绍了电子显示控制器（显控器）在航空电子系统（航电系统）中负责的任务管理和调度，给出了其设计的构思方案及工艺方法并提出了自已的一些见解，以期得到广大电子爱好者的认同。

【关键词】LCD 液晶屏 CUP 中央处理单元 MBI系统自检 通用接口总线

电子显控器是先进技术实现的高度化和综合化的机载设备，是航电系统的重要组成部分。其显示系统用来将机载设备信息与系统的信息数据以可视化的方式显示给飞行员或机组人员，使飞行员能够安全的驾驶飞机、完成空中任务，是飞机必不可少的组成部分。

1人机交互与数据融合介绍

人机交互主要指飞行员与显示器的交互，其技术的发展包括以下几个内容：平视显示器、头盔显示器、多功能彩色显示器、数字式彩色动态地图显示器、基于智能系统技术的显示管理。在人机交互中，显示系统与飞行员用以控制航电系统和输入数据的手段是极为重要的。

人机交互涉及的内容十分丰富，些许文字不可能覆盖各个方面，但是毫无疑问，迄今为止，人机交互的最大进展就是电子类显控器的出现和发展。

显控器大大改进了飞机上的人机交互功能，使飞行员能够在专注飞行的同时，通过座舱显示系统了解到飞机的诸多信息，如民用和军用飞机上有主飞行信息、导航信息、发动机信息等，军用飞机上则关系作战的火控雷达、电子支援威胁告警、有源干扰、武器瞄准等信息。

而显控器的核心技术就是将许多来源不同的数据结合在一起（即数据融合）来进行综合显示。例如，飞机飞行时，基于地形数据库、飞行信息、姿态信息，得到飞机前方合成的三维图像，合成的图像能够以1：1的比例覆盖在前视红外线传感器产生的外部图像上，并显示在显示器。这里就融合了气象雷达系统、GPS系统、惯导系统、大气系统的数据。此种技术可使飞行员在低能见度条件下可视化飞行。

目前，随着技术的不断发展，很多国家极力扩展数据融合技术，让其综合显示地面图像、飞机的空间位置和飞行轨迹。这样的技术可以使飞行员不需要学习太多的空间曲线知识，就能简单的操作。

2技术方案

显控器主要由MBI模块、PS模块、CPU模块、母板以及液晶屏（LCD）、导光板组成。如图1，其通过执行用户程序完成与航电总线通信、数据处理、参数解算及显示控制，并负责系统任务管理与调度。

图1 显控器系统组成结构框图

显控器按系统通信协议消息，实现系统总线通信；通过总线信息和按键信号，接收系统数据、操控员的指令信息、键控信息并进行有效管理和控制；按照系统要求对各个模块进行初始化和控制、数据融合、参数解算、系统控制，再组织相应的显示画面、显示信息进行显示。

显控器的画面组成、显示由CPU模块完成，CPU模块由PC处理板和显卡组成，PC处理板通过内部总线对显卡进行信息交联并控制显卡输出显示信号，驱动液晶屏显示图形、字符等。

根据系统的组成可以看出CPU模块是显控系统的核心单元，其要完成系统的资源管理，即系统控制和管理；负责系统的任务、参数计算、显示信息提取、画面组织与显示控制。所以，显控器的性能和功能的好坏多由CPU模块控制。

从模块组成可知道其由电源转换单元、CPU芯片、存储器电路单元、控制逻辑单元、总线单元、显示芯片构成。

CPU芯片为显控器的控制中心，如若芯片失效，则CPU模块就不能访问各个功能单元或是访问错误，造成显示画面静止。存储器则主要是对数据采集汇总的存取，其故障也容易引起画面的静止。控制逻辑单元则是控制CPU模块对各个运作单元的访问执行顺序，如若控制失效，就会将系统带入死循环，造成死机。

数据总线单元在航电系统中有很多种从广义上分为电子数据总线系统和光纤数据总线系统，电子数据总线系统中数据转换成电脉冲信号经电线传输，光纤数据总线系统中数据转换为光脉冲信号通过光纤传输。从实用上又可分为串行数据总线即实现子元件和子系统间的连接；并行总线即用于元件或安装架中实现不同模块的连接。电子显控器多用串行数据总线传输数据在1～2Mb/s的电子数据总线传输。系统通过传输协议以指令响应方式工作，在总线控制器的控制下实现数据传输。

显卡芯片主要负责显控器图形绘制及驱动工作，其所绘图像在液晶屏上显示，液晶屏根据硬件的配置分为有显示缓冲存储液晶屏和无显示缓冲存储液晶屏，在有显示缓冲存储的由于存在显示缓冲存储器，当故障产生时，存在画面静止故障模式。无显示缓冲存储的液晶屏直接由显卡驱动无画面静止故障模式。

3结语

综合电子显控器是航电系统极为重要的组成部分，是人机交互的直接沟通设备，是飞机飞行安全必不可少的系统。现代的显控设备无论是军用飞机还是民用飞机都起到了至关重要的作用，显示带有错误的信息及引起误解信息的概率都比以往单一的显示器降低了很多，其完全发展成一种理想的高安全性配置。

参考文献：

[1]马银才，张兴媛.航空机载电子设备.北京：清华大学出版社，2012.7.

[2]柯林森（英）（Collinson，R.P.G）著.史彦斌，高宪军，王远达译.北京：国防工业出版社，2013.10.endprint