基于TMS320的通用接口处理模块设计

设计应用技术
的通用接口处理模块设计
徐叶斌，张静璇，冯伟，吴超，王云鹏
（航空工业西安航空计算技术研究所，陕西
民机机电系统主要通过机载控制器实现燃油、液压、起落架等功能，虽然不同系统的功能差异较大，但
核心硬件均为基于微控制器的接口处理模块。

为顺应民机产业的发展趋势，要最大限度地复用已经成熟的公共模块
和技术。

文章深入调研了各类机电系统控制器的处理和接口需求，统筹处理器选型和接口资源，设计了基于
微控制器的通用接口处理模块。

该模块能够满足大部分机电系统的需求，为民机机电产品的快速开发和交付提供了统型设计；机电系统；微控制器；数据转换
A Generalized Interface Processing Module Design Based on TMS320
XU Yebin, ZHANG Jingxuan, FENG Wei, WU Chao, WANG Yunpeng
an Aeronautical Computing Technique Research Institute, Xi
Abstract: The electromechanical system of civil aircraft mainly realizes the functions of fuel, hydraulic pressure
board controller. Although the functions of different systems are quite different, the
第七，辅助功能。

该功能主要用于监控模块的
设计通用接口处理模块的架构。

通过梳理可知，控制器接口模块主要由电源电路、接口电路、复位电路、调试电路以及看门狗电路等部分组成，以实现核心处理器对接口信号的处理。

通用接
供电，电源转换
+12 V直流变
直流变换电路2.1.3 电源电路
为满足产品的
后设计
降低传导噪声和磁场辐射干扰，而且可以满足模块的供电特性要求。

2.2 处理器电路设计
2.2.1 核心处理器
通过梳理各系统对控制器性能和功能的需求，统筹考虑各系统的功能应用需要，其中核心处理器选用TMS320F28335
针对数字控制设计的，主频最高可达
部集成了
Interface
Interface
Buffered Serial Port
（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
2路CAN
 2024年2月10日第41卷第3期
3 Telecom Power Technology
Feb. 10, 2024, Vol.41 No.3
徐叶斌，等：基于TMS320的 通用接口处理模块设计
系列的RS -232收发器及其外围电路，实现电平的转换，同时通过处理器的UART 实现协议传输。

2.3 接口电路设计
2.3.1 通信接口电路设计
通用接口处理模块通过核心处理器的接口和通信协议芯片与外部进行通信，主要满足ARINC429、RS -422和CAN 信号信息的收发需求。

ARINC429通信接口电路由接口防护电路、ARINC429接口芯片和协议转换芯片组成。

当信号通过连接器进入控制器处理模块时，首先会经过接口防护电路，防止外部冲击对通信电路造成损伤；其次通过ARINC429接口芯片接收ARINC429信号；最后通过协议芯片将接收的ARINC429信号进行转换，通过局部总线发送至处理器完成数据处理。

ARINC429信号的发送与之相反。

2.3.2 模拟量采集
为满足各系统的需求，通用接口处理模块需要具备直流电压、温度信号和电流信号等模拟量的采集功能。

直流电压模拟量的采集先是向精密电阻提供电流，采集被测电阻两端的电压值，然后通过线性光耦、差分放大、二阶滤波以及电压跟随等电路，将采集到的电压信号放大成可被捕获与度量的信号，完成对电压信号的采集。

2.3.3 离散量采集和输出
离散量采集电路由地/开离散量采集和28 V/开离散量组成。

地/开离散量输入主要通过晶体管型或开关的开路和接地状态进行信号的采集。

28 V/开离散量输入主要通过晶体管型或开关的开路和接通28 V 时的状态进行采集。

2.3.4 离散量输出
离散量输出电路由地/开离散量输出电路和28 V/ 开离散量输出电路组成。

地/开离散量输出接口应提供2种状态的离散量输出，一种对外表现为高阻状态，另一种是模块自身的地信号。

这2种信号通过总线指令控制开关，实现光电转换器的切换。

28 V/开离散量输出是一种针对外部功率设备驱动的输出接口，可以为提供28 V 的输出供电。

该接口电路可以提供2种状态的离散量输出，一种为高阻状态（开路），另一种为28 V 状态。

通过总线接收到的命令控制开关，以实现2种状态之间的切换。

3 软件设计
为实现通用接口处理模块的数据处理和信息转换功能，在硬件电路设计的基础上，需要为通用接口处理模块设计适配的处理软件。

3.1 BIT 检测程序
机内测试（Built -In Test ，BIT ）具有上电BIT 、周期BIT 和维护BIT 功能。

上电BIT 主要用于在上电后指示模块的工作状态；周期BIT 则负责在系统运行过程中，使后台自动进行周期性的自检测；维护BIT 则需结合地面检测设备进行，可对系统的各个模块进行针对性检测，并将自检结果和日志中的历史数据传至BIT 管理平台界面，通过分析数据提供维护建议和定位故障器件。

3.2 驱动程序
接口驱动程序负责控制硬件接口，确保CAN 总线、RS -429总线、RS -422总线、模拟量以及离散量等硬件接口能够实现各自对应的功能。

3.3 调度程序
控制器调度程序由定时器驱动，确保控制软件按照预设的周期稳定运行。

该程序调度的功能主要包括通用数据16位循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check ，CRC ）功能、数据存储功能、数据下载功能、ARINC825通信协议发送和接收功能以及ARINC429通信协议发送和接收功能。

4 结 论
基于TMS320F28335设计的通用接口处理模块，具有数据处理、通信转换和信号发送等功能，能够满足当前大多数民用飞机控制类设备对数据处理的需求。

该设计解决了目前控制类数据处理模块种类繁多、设计投入大、调试复杂等问题，同时为减少重复开发、缩短开发周期、提高设计质量以及实现敏捷开发和交付提供了有益的借鉴和参考。

参考文献：
[1] 贾玉韬.射频调制器的应用研究及CBB 电路的
实现[D].西安：西北工业大学，2007.
[2] 鲁 扬，林英强，王嘉淼.基于产品型谱的平
台化研发模式初探[J].航天标准化，2019（2）：32-34.
[3] 马 嵩.CBB 架构宽带通信雷达一体超外差接
收机研究与设计[J].电子技术应用，2020，46 （7）：15-18.
[4] 熊金旺，赵 妍，何仁伦.基于Cadence 的并
行设计及CBB 复用[J].电子科学技术，2017，4（1）：33-36.
[5] 刘少龙，李仑升，曹 琳.基于DSP 的智能电
源控制单元设计与实现[J].电子测试，2020（8）：26-27.。