基于DSP的航空电子通信系统

基于DSP的航空电子通信系统

摘要：在当前的航空领域，各种先进的现代化技术正在不断的被应用其中，尤其是各种电子技术和数字技术的应用，更是在很大程度上提升了航空智能系统的建设水平。例如在航空电子通信系统中，数字信号处理（DSP）技术就发挥了非常大的作用，为航空电子系统的稳定运行提供了良好的通信通道。现文章就在基于数字信号处理技术的基础上，对航空电子通信系统的设计进行研究分析。文章主要是从系统的总体设计、硬件设计和软件设计三方面入手进行研究，并对其调试方法进行了简要分析，以供参考。

关键词：DSP；航空电子通信系统；功能；软件设计

1 基于DSP的航空电子通信系统总体设计

对于航空电子通信系统设计来讲，至少要经过三个基本步骤，即硬件设计、软件设计和调试。其中硬件作为系统的物理载体，是系统实现的基础条件，若硬件设计不当，则就是软件设计的再优秀也无法充分发挥系统的功能作用。而软件则是系统的“大脑”，是控制系统的主要程序，所有的硬件都要接受软件的指令来完成动作，充分配合软件。软件除了可以控制硬件动作以外，还能够帮助硬件更好的适应各种环境。在硬件和软件均设计完成后，就要进行调试，以确保

软硬件能够正常顺利的运行。当然，为了能够使系统的结构更加简单、系统运行更加可靠，调试方法更加简便，我们可以在设计中将上述三种设计步骤融为一体，统筹兼顾的进行综合设计。

2 系统的硬件设计

2.1 DSP控制模块硬件设计

DSP控制模块主要由DSP芯片和周围功能单元组成。DSP芯片选用低功耗、功能强大的TMS320系列的

TMS320LF2407A（以下简称LF2407），配合周围的功能单元，实现控制机载总线数据通信、存储及处理的子系统，其结构框图如图1所示。

图1 DSP控制模块原理图

2.2 上位机与下位机之间通信模块设计

采用双口RAM技术实现双CPU之间的通信，可以使两个CPU通过共享存储器交换数据，两个CPU如同使用自己的存储器一样访问共享存储器。

2.3 ARINC429总线通信模块设计

ARINC429总线收发模块在设计中由接收器和发送器构成。主要完成如下功能：完成两路ARINC429接收数据的串并转换，完成一路ARINC429发送数据的并串转换；支持中断方式、查询方式接收、发送数据。

2.4 LONWORKS数据通信模块设计

在LON WORKS通信模块的设计中我们以FT3150智能收发器为主控制器，完成各采集模块数据采集的同步，以及接收传送采集数据等功能。为了结合更为广泛的应用，还增加了LONWORKS通信模块与PC机的串行接口，如此一来LONWORKS通信模块可以很方便地把采集到的数据直接发送到上位机中，外部接口硬件连接如图2所示。

图2 FT3150外部接口硬件连接图

3 系统的软件设计

3.1 设计要求

在完成硬件设计之后，就可以航空电子通信系统的软件进行设计。在此过程中，应当注意必须要保证系统软件可以具有实时性、可靠性与可维护性等基本特点。首先，基于DSP的航空电子通信系统应该能具备较好的实时性。也就是说，系统的微处理器应该在较短的时间内快速完成一系列的软件处理工作，例如当接收到反馈信号后，系统应该迅速的对信号进行采样计算，并进行逻辑判断和分析，然后输出正确的控制信号，完成正确的动作。若在此过程中系统出现了延迟现象，那么将会严重影响系统的整体运行效率。尤其是在系统可能出现故障时，若发出的警报较为迟缓，那么势必会失去最佳的处理机会，造成严重的后果。其次，基于DSP 的航空电子通信系统应该具备较强的可靠性，这是系统运行的基本要求。这主要是针对系统发生故障时而言的，若系统

出现了异常情况，必须要有一定的应对策略，来避免因系统故障和操作错误而带来的问题发生。例如硬件或软件受外界干扰后出现错误操作时，应该有一定的自动应对措施，降低系统故障带来的损失。最后，基于DSP的航空电子通信系统应当是可维护的。由于航空电子设备都是较为精密的设备，其结构和功能作用决定了其对通信系统所提出的要求是很

高的，在此情况下，很难通过一次设计使软件系统达到完善。所以需要进行不断的调整、改进，这就要求系统应该具备可维护的能力，要能够承受系统的反复调试与修改，以便于促进系统的优化。

3.2 软件的模块划分

在航空电子通信系统的软件设计中，主要需要设计两部分内容，分别是上位机软件设计与下位机软件设计。其中前者主要是为了能够实现对各种相关数据的有效管理，并实现系统的智能纠错。而后者则是主要包含了主程序与数据总线通信子程序，是上位机软件的执行软件。在本系统的数据发送和接收中，均带有一定的自检测功能。具体的设计方法是采用模块化设计方法。其中主模块可以划分为四个子模块，分别为系统的初始化模块、通讯模块、控制模块和数据处理模块。

4 系统的调试方法设计

为了确保航空电子通信系统能够安全顺利的运行，还需

要对其硬件和软件进行调试。而由于DSP系统本身又是结构非常复杂的系统，所以必须要采取较为高效的调试方法。JTAG作为一种标准规范，完全可以用在DSP系统的调试中。系统的调试主要应该分为八个环节，分别是电路板裸板检测、焊接装配器件、通电前检测、电源输出检查、时钟电路测试、DSP工作状态检查、RAM读写测试以及上位机与下位机联机测试。在调试的过程中，软件和硬件应该配合起来。在此之前应重点检查软件的语法、程序结构以及结果准确性，以尽可能的避免这些问题影响到调试效率，也便于在调试中快速排除故障，找出原因，加以修改。

5 结束语

总之，在设计航空电子通信系统时采用DSP技术进行设计，必须要从硬件、软件和调试三个角度进行合理设计，以确保系统可以具备较好的兼容性与通用型，所设计的系统还应该具备可扩展能力，最好采用模块化设计方法进行软件设计，以便于后期的维护和调试修改。另外，在设计时，还应该运用智能纠错方法和抗干扰设计方法，来提高系统的可靠性。

参考文献

[1]康涌泉，史忠科，朱红育.基于DSP的ARINC429总线通信系统设计[J].航空计测技术，2004（6）.

[2]王世奎.航空电子通信系统关键技术问题的浅析[J].航