在現(xiàn)代軍、民用飛機(jī)上，系統(tǒng)間需要傳輸大量信息。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和微型電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，越來(lái)越多的航空電子設(shè)備已采用了數(shù)字化技術(shù)。從而使數(shù)字傳輸成為信息傳輸?shù)闹饕緩?，它既克服了模擬傳輸帶來(lái)的成本高、傳輸線多、可靠性差等缺點(diǎn)，又減輕了飛機(jī)和設(shè)備的重量，提高了信息傳輸?shù)木取?BR>　　為了使航空電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)、電器性能、外形和插接件的規(guī)范統(tǒng)一，由美國(guó)各航空電子設(shè)備制造商、定期航班航空公司、飛機(jī)制造商以及其它一些國(guó)家的航空公司聯(lián)合成立了一個(gè)航空無(wú)線電公司，簡(jiǎn)稱ARINC。由這個(gè)公司制定的一系列統(tǒng)一的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，稱ARINC 規(guī)范。
　　ARINC 429數(shù)字信息傳輸規(guī)范(DITS)33為在航空電子設(shè)備之間傳輸數(shù)字信息制定了航空運(yùn)輸工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，大多數(shù)飛機(jī)上數(shù)字信息的傳輸采用了此標(biāo)準(zhǔn)(本文以下簡(jiǎn)稱ARINC 429)。本文在介紹ARINC 429規(guī)范的基礎(chǔ)上，討論其硬件電路的實(shí)現(xiàn)方法。
1 ARINC 429數(shù)字信息傳輸規(guī)范簡(jiǎn)介
1.1 數(shù)據(jù)傳輸及雙極歸零碼
　　ARINC 429數(shù)據(jù)傳輸是以電脈沖形式發(fā)送的，一個(gè)電脈沖就是1位。1個(gè)數(shù)字字(有32位)被分為5段，即：標(biāo)志段，第1～8位；源目的地識(shí)別碼，第9～10位；數(shù)據(jù)區(qū)，第11～28位；符號(hào)狀態(tài)碼，第29～31位；奇偶校驗(yàn)位，第32位。一個(gè)數(shù)字字傳輸1個(gè)參數(shù)，如速度、溫度等。兩個(gè)數(shù)字字之間有4位間隔，這個(gè)間隔也作為字同步用，跟在這一間隔后面發(fā)送的第1位，就表示另一個(gè)新的數(shù)字字的開(kāi)始。每個(gè)數(shù)字字的32位數(shù)據(jù)是以雙極歸零碼的形式發(fā)送出去的，如圖1所示。所謂雙極歸零調(diào)制就是指發(fā)送出去的脈沖串有三個(gè)電平，即高電平，邏輯1(+10V)；中電平(0V)；低電平，邏輯0(－10V)；中電平為發(fā)送自身時(shí)鐘脈沖。

　　一般ARINC 429的發(fā)送速度有兩種：一種為高速：100kb/s；一種為低速：12～14.5kb/s。通常高速用于軍用飛機(jī)上，低速用于民用飛機(jī)上。
1.2 接收
　　接收器輸入端接收到發(fā)送來(lái)的信息中，將標(biāo)志碼譯出，以為信號(hào)選擇合適的移位寄存器。接收器的輸入端同時(shí)監(jiān)視著第32位奇偶校驗(yàn)位，以證實(shí)傳輸?shù)挠行?。一般一傳輸線上連接的接收器不多于20臺(tái)。
2 HS－3282—CMOS ARINC總線接口芯片簡(jiǎn)介
　　HS－3282芯片是HARRIS公司為實(shí)現(xiàn)ARINC 429通訊而專門開(kāi)發(fā)的一種接口集成芯片，與HS3281(總線驅(qū)動(dòng)器)集成芯片配合使用。該集成芯片可同眾多的微型電子計(jì)算機(jī)接口，接口簡(jiǎn)單、控制靈活、可靠性好，克服了以往用分離元件實(shí)現(xiàn)ARINC 429信息傳輸帶來(lái)的電路復(fù)雜、性能較差等缺點(diǎn)。
　　HS－3282芯片包含二個(gè)獨(dú)立的ARINC 429接收器和一個(gè)發(fā)送器。自身提供的信息傳輸速率為100kb/s或12.5kb/s；如外接時(shí)鐘電路，則信息的傳輸速率在0～100kb/s間可調(diào)；字長(zhǎng)為32或25位；可按時(shí)鐘頻率自動(dòng)產(chǎn)生字間隔；工作電壓為5V。
　　HS－3282發(fā)送器主要由一個(gè)先入先出寄存器(以下簡(jiǎn)稱FIFO)和定時(shí)器組成，其中FIFO用于存儲(chǔ)要傳輸?shù)腁RINC 429數(shù)字信息，一次只能存8個(gè)數(shù)字字；定時(shí)器用于保證ARINC 429傳輸?shù)乃俣燃懊總€(gè)數(shù)字字間以4位時(shí)鐘間隔分開(kāi)。其發(fā)送過(guò)程為：FIFO首先將其接收到的8個(gè)待發(fā)送數(shù)字字按先進(jìn)先出的原則，通過(guò)并－串轉(zhuǎn)換后，在時(shí)鐘脈沖的作用下，通過(guò)移位寄存器發(fā)送出去，再由HS－3182總線驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙極歸零調(diào)制；此8個(gè)字間的4位間隔由HS－3282芯片自動(dòng)產(chǎn)生。當(dāng)8個(gè)字發(fā)送完后，F(xiàn)IFO會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)存儲(chǔ)器空的信號(hào)，此時(shí)外部命令應(yīng)控制HS－3282停止發(fā)送數(shù)據(jù)，繼續(xù)接收待發(fā)送的下8個(gè)字，將其讀入到FIFO中，重復(fù)上述過(guò)程。接收ARINC 429 信息的過(guò)程則同上述相反，接收器將接收到的串碼轉(zhuǎn)換成并碼，放到寄存器中，但不同的是接收器每接收到一個(gè)數(shù)字字(而不是8個(gè))后，發(fā)出一個(gè)“收到”信號(hào)，等待外部命令對(duì)此數(shù)據(jù)的讀取。
　　HS－3282集成芯片的管腳如圖2所示。

3 利用HS－3282實(shí)現(xiàn)ARINC 429通訊的方案
　　由圖2可見(jiàn)，其同各種CPU芯片的接口是很方便的。但由于HS－3282的數(shù)據(jù)總線為16位(B0～B15)，且其FIFO在發(fā)送完8個(gè)數(shù)字字后，外部CPU要重新往FIFO寄存器中寫(xiě)入8個(gè)數(shù)據(jù)，如CPU寫(xiě)8個(gè)32位數(shù)據(jù)的時(shí)間多于4位間隙的話，則不能嚴(yán)格保證所有的信息字的間隔，從而使通訊質(zhì)量下降。為此，對(duì)于不同要求的通訊速率而言，應(yīng)選取不同的CPU芯片組成系統(tǒng)，以滿足ARINC 429 標(biāo)準(zhǔn)。下面以常用的三種CPU芯片為例，介紹其同HS－3282組成ARINC 429 信息發(fā)送系統(tǒng)時(shí)，各自的特點(diǎn)，以供參考。
3.1 用8031單片機(jī)實(shí)現(xiàn)ARINC 429數(shù)據(jù)傳輸
　　8031系列單片機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低廉而受到廣大工程技術(shù)人員的青睞。它也是目前最常用的一種CPU芯片，用其開(kāi)發(fā)小型產(chǎn)品具有周期短，造價(jià)低，通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但由于該芯片為8位數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)，在同HS－3282(16位數(shù)據(jù)總線)組成系統(tǒng)時(shí)，需要用兩片數(shù)據(jù)鎖存器將16位數(shù)據(jù)鎖定后，寫(xiě)入HS－3282的FIFO寄存器中，其原理如圖3。

　　因此當(dāng)HS－3282的FIFO發(fā)送完8個(gè)數(shù)字字后，8031CPU至少要執(zhí)行以下指令8次：
　　MOV DTPR, #D373L ;373L地址
　　MOA A, #DATA1L ;32位數(shù)據(jù)中低16位數(shù)據(jù)的低8位 MOV ＠DPTR, A ;數(shù)據(jù)鎖存
　　MOV DTPR, #D373H ;373H地址
　　MOA A, #DATAH ;32位數(shù)據(jù)中低16位數(shù)據(jù)的高8位
　　MOV ＠DPTR, A ;數(shù)據(jù)鎖存
　　CLR P1.0 ；此脈沖命令HS3282(PL1)
　　SETB P1.0 ;將低16位數(shù)據(jù)讀入
　　MOV DTPR, #D373L;
　　MOA A, #DATA2L ;32位數(shù)據(jù)中高16位數(shù)據(jù)的低8位MOV ＠DPTR, A;
　　MOV DTPR, #D373H；
　　MOA A, #DATA2H ;32位數(shù)據(jù)中高16位數(shù)據(jù)的高8位
　　MOV ＠DPTR, A;
　　CLR P1.0
　　SETB P1.0 ;此脈沖命令HS3282將高16位數(shù)據(jù)讀入
　　以上語(yǔ)句為往HS3282中寫(xiě)入一個(gè)數(shù)字字，如寫(xiě)8個(gè)數(shù)字字則需重復(fù)執(zhí)行8次。以12M的工作晶振為例，執(zhí)行上述語(yǔ)句大約需要80μs時(shí)間。為了滿足ARINC 429數(shù)字字間為4位時(shí)鐘間隔的要求，則該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的ARINC 429通訊的速率小于：1000/[(80×8)/4]＜6.4kb/s。顯然，要實(shí)現(xiàn)較高速率的ARINC 429通訊，該系統(tǒng)不適合。
3.2 用80C196單片機(jī)實(shí)現(xiàn)ARINC 429數(shù)據(jù)傳輸
　　同8031相比，80C196單片機(jī)自身具有A/D、D/A及高速輸入/輸出口，同時(shí)，其地址及數(shù)據(jù)總線可動(dòng)態(tài)的設(shè)置為8位或16位。因此，該芯片同HS－3282構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，數(shù)據(jù)總線連接簡(jiǎn)單，如圖4所示。從而減少了CPU寫(xiě)入FIFO的指令數(shù)。具體80C196執(zhí)行寫(xiě)入HS－3282一個(gè)數(shù)字字(32位)的指令為：
　　ST DATA1L ,[D373]; 將32位數(shù)據(jù)中的低16位鎖住
　　ST CTINL ,[C373]; 此脈沖命令HS3282
　　ST CTINL ，[C373]; 將低16位數(shù)據(jù)讀入
　　ST DATA1H ,[D373]; 將32位數(shù)據(jù)中的高16位鎖住
　　ST CTINL ,[C373]; 此脈沖命令HS3282
　　ST CTINL ，[C373]; 將高16位數(shù)據(jù)讀入
　　同樣以12MHz的工作晶振為例，執(zhí)行上述語(yǔ)句大約需要15μs時(shí)間。則該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的ARINC 429通訊的速率：1000/[(15×8)/4]＜34kb/s。如提高80C196的晶振頻率(最高達(dá)20MHz)，則可以進(jìn)一步提高通訊速率。