MA600飞行模拟机Collins电子飞行仪表与以太网通讯的实现

胡军

摘要：本文简述了新舟600飞行模拟机数据通讯结构，以及Arinc429数据航空总线与以太网总线进行通讯的接口电路设计。

关键词：新舟600飞行模拟机；Arinc429数据航空总线；以太网总线；EDIA卡

中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）10-0075-02

1 引言

MA600飞行模拟机是基于西飞MA600型支线飞机开发的一型飞行模拟机。它所使用的Collins电子飞行仪表系统是基于ARINC429航空数据总线进行通讯的，与基于以太网的模拟机主计算机间的数据通讯无法实现交联，为此，开发了EDIA（Ethernet Driven Interface Adaptor）接口卡，很好地实现了这两种数据总线间的双向数据通讯。

2 MA600模拟机数据通讯结构

MA600飞行模拟机的数据通讯分为两种，如图1所示。一种是由主控计算机和实现各种具体功能的节点计算机（如运动计算机、视景计算机、等）基于TCP/IP协议组成局域网，由主控计算机解算飞行数学模型，将解算出来的飞机在各种飞行状态下的飞行参数下发到各节点计算机，并给各节点计算机发送控制指令。各节点计算机再根据这些参数、指令完成各种具体功能的解算，然后控制执行机构执行。另一种是电子飞行仪表（PFD、MFD、EICAS）通过EDIA卡将Arinc429数据总线与以太网接口从而直接与主控计算机通讯，接受主控计算机的解算参数，并结合自身具有的符号发生功能，将飞行数据以文字、图形、数字的形式显示出来。

3 EDIA卡的结构和功能

EDIA接口卡硬件电路主要由Arinc429航空总线接口电路和以太网接口电路组成。由于模拟机在模拟飞行时电子飞行仪表要接收大量的数据，所以要求EDIA接口有较高的数据传输率，同时误码率低，传输延迟时间短，所以在EDIA卡的设计中对Arinc429接口电路和以太网接口电路用两个单片机分别进行处理和控制，两个单片机之间通过双端口RAM进行数据交换。EDIA接口卡的构成如图2所示。

3.1 以太网接口电路

以太网接口的硬件电路原理如图3所示。它主要由单片机MC68332、以太网控制器RTL8019、双端口RAM CY7C133以及一些辅助电路组成。MC68332是以太网接口电路的控制核心，完成RTL8019初始化和数据的传输等功能。

RTL8019是高度集成以太网控制器，具有全双工通信的特点，速度可达10M。集成了MAC和物理层的功能，可以很方便的与嵌入式处理器接口连接。RTL8019内部由以下几个部分构成：本地DMA接口、远程DMA接口、MAC（介质访问控制）逻辑等部分构成。本地DMA实现芯片与网线的链接，实现处理器与网络的数据交换。远程DMA接口指处理器对芯片内部RAM进行读写操作的总线。

RTL8019一旦接收到以太网数据，需要经过MAC（网卡地址）的比较以及CRC校验再由FIFO存在接收缓冲区。当一帧数据传送完毕后，网络芯片由状态寄存器中的标志位或中断信号来通知控制器。RTL8019网络控制器在EDIA接口卡网卡电路中就以此逻辑，按照单片机的控制，实现以太网数据的收发。

网卡电路由RTI8019与隔离变压器20F001N、串行EPROM芯片93C46构成，通过RJ45插口接入以太网。双端口RAM CY7C133在电路中的是起在以太网接口和Arinc429接口之间交换数据的作用。

3.2 Arinc429接口电路

Arinc429接口电路如图4所示。它主要由单片机TMS320LF2407和Arinc429接口芯片HS-3282组成。单片机TMS320LF2407由TI公司生产，他是Arinc429接口系统的核心。主要用来控制各个部分协调工作，完成对收发数据的处理和产生双端口RAM所需要的的控制信号。

HS-3282是Arinc429接口专用芯片，它符合429编码格式、时分串行数据格式等Arinc429规范，芯片内部集成了一个发送器和两个独立的接收器，一个8x32bit FIFO以及校验产生器、发送定时器和一个TTL输出电路。HS-3182在电路中的作用是将HS-3282输出电平转换为ARINC429規范所规定的电平。

4 结语

现在的以太网技术已非常成熟，应用也非常广泛，它具有连接方便，数据传输率高，可连接计算机节点多，与广泛应用的个人计算机和操作系统兼容性好等特点。因此，基于以太网的ARINC429接口卡在应用上有很高的灵活性。在新舟600飞行模拟机实际运行中，EDIA卡也表现出了良好的性能和工作稳定性，很好的满足了模拟飞行中数据传输的需要。