[發明專利]基于DP83849C的AFDX接口轉換器

無效

• 申請號: 201310023510.6
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103036685A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 吳桓;葛紅娟;張惠娟;倪建麗;徐媛媛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04L12/02
• 分類號: H04L12/02;H04L12/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明提供了一種ARINC429接口的航電設備與AFDX網絡接口轉換器設計，該設計對于民機中所有采用429接口的終端設備接入主干網有重要應用價值。

二、背景技術

目前，在民航飛機的航空電子系統信息傳輸網絡中廣泛應用的信息傳輸總線ARINC429，其總線傳輸速率僅為100kb/s，只能實現點對點的通信方式，不能滿足現代航電系統的規模需求，并且難以保證傳輸信息種類增多后對高速數據傳輸的要求。AFDX是法國空中客車公司為了解決商用飛機內部傳統數據通訊網絡布線復雜，線重過大，通訊速率慢而提出的一種在商用以太網基礎上改進而成的新型航空通信網絡。在保留傳統以太網高速(100Mb/s)、通用以及低成本等特點的同時，增加了用于確保網絡可靠性和確定性的特殊機制。由于新型民機航電設備大量使用ARINC429接口，為使該類航電設備接入AFDX網絡，進行接口轉換器的研究顯得非常必要。

三、發明內容

1、發明目的：本發明的目的是提供一種能夠完成遠程ARINC429端系統與AFDX網絡之間的接口轉換器，該接口使得民機上的傳統429設備能夠與AFDX網絡進行實時通信。

2、技術方案：為了達到上述發明目的，本發明提出了一種基于FPGA的429與AFDX協議接口轉換器的設計，該接口轉換器主要包括AFDX協議接口電路，ARINC429協議接口電路，核心FPGA處理模塊及相關的控制與驅動電路。

本發明所提出的429與AFDX信號轉換器電路設計基于以太網收發器芯片DP83849C的AFDX物理層模塊，該款芯片的雙通道共用同一組管理接口(MDC、MDIO)，并且地址線與接收數據線復用，與常用AFDX物理層芯片LXT973相比節約了FPGA資源并且易于配置。該物理層芯片與FPGA的MAC核通過標準MII接口與管理接口(MDC、MDIO)連接，實現AFDX協議的物理層，其中MII接口用于兩者之間的數據傳輸；管理接口用于控制芯片的工作、讀取狀態以及使能中斷。AFDX協議數據鏈路層、IP層、UDP層等在FPGA中以軟件的形式實現，從而構成完整的AFDX協議。

ARINC429協議接口電路采用HI3585作為協議以及驅動芯片，該芯片內部集成了429協議內容并且輸出自帶429總線驅動器，其輸出可以直接與429網絡連接。與傳統429協議芯片利用地址、數據線通信相比，HI3585通過四線SPI接口與FPGA通信，提高了通信速度并且簡化了控制策略。通過對HI3585內部寄存器進行配置，決定429總線的速率、label配置等。

FPGA處理模塊包括spartan6系列FPGA以及相關的控制與驅動電路，包括：基于CDCE913的時鐘模塊，主要用于提供FPGA內部microblaze處理器工作的時鐘基準；基于TPS74701的電源模塊，用于將輸入5V電壓轉化為3.3V、1.8V、1.2V供FPGA以及其他芯片使用；基于MT46H16M32LF的DDR數據存儲模塊，用于程序執行以以及AFDX協議棧解析；基于N25Q128A的FLASH下載模塊，用于配置FPGA以及存儲文件；基于CP2102的串口-USB調試模塊，用于將調試過程中輸出的RS232信號轉換成USB信號，從而實現本發明設計的開發板與移動計算設備的交互。

本發明電路拓撲的工作原理如下：由于AFDX是基于商用以太網的新一代機載總線，符合OSI七層模型，而ARINC429作為傳統機載總線只能實現點對點的通信方式，傳輸協議相對簡單，兩者之間不能直接通信，并且考慮到由于新型的A380飛機中還保留有大量ARINC429應用設備，為這些ARINC429總線設備配置相應通信終端以接入AFDX網絡顯得非常必要。本發明通過對ARINC429與ARINC664協議的研究，完成基于FPGA的ARINC429總線與AFDX主干網絡交互接口，實現了ARINC429物理層與ARINC664物理層之間的轉換。

為使本發明的系統安全正常工作，通常還需要設計一些控制電路、延時電路、過壓保護電路等輔助電路。

3、有益效果：綜合上面描述，本發明的基于DP83849C的AFDX接口設計電路如下特點：該電路實現了ARINC429物理層與ARINC664物理層之間的轉換；429物理層連接采用SPI接口，簡化了控制邏輯并且提高了效率；429協議以及驅動集成在同一芯片中，縮短了開發周期；AFDX協議主要由軟件實現，易于調試與修改。

四、附圖說明

附圖1為本發明電路組成結構

附圖2(a)(b)為基于DP83849C的AFDX功能實現