基于HI-8582的ARINC429總線設(shè)計(jì)

摘要：簡(jiǎn)要介紹了ARINC429總線和HI-8582芯片的特點(diǎn)，給出了基于HI-8582的ARINC429總線設(shè)計(jì)思路和方法。最后結(jié)合工程實(shí)際給出了單片機(jī)AT89C52的數(shù)據(jù)收、發(fā)程序?qū)嵗?
關(guān)鍵詞：HI-8582，ARINC429接收，ARINC429發(fā)送，AT89C52

1 ARINC429總線及協(xié)議芯片HI-8582簡(jiǎn)介
1.1 ARINC429航空總線簡(jiǎn)介
    ARINC429總線是美國(guó)航空無(wú)線電公司制定的民用航空數(shù)字總線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了使用該總線的航空電子設(shè)備的信息流向和ARINC429基本數(shù)據(jù)字的格式。ARINC429為單向傳輸總線,信息只能從通信設(shè)備的發(fā)送口輸出,經(jīng)傳輸總線傳至與它相連的需要該信息的其他設(shè)備的接收口。在需要兩個(gè)通信設(shè)備間雙向傳輸時(shí),則在每個(gè)方向各用一根獨(dú)立的傳輸總線。ARINC429通信采用帶有奇數(shù)奇偶校驗(yàn)的32位信息字,信息字通過(guò)標(biāo)牌識(shí)別，最多具備256個(gè)標(biāo)牌。采用雙極性歸零制的三態(tài)碼調(diào)制方式,即調(diào)制信號(hào)由“高”、“零”和“低”狀態(tài)組成的三電平狀態(tài)調(diào)制。
1.2 HI-8582簡(jiǎn)介
    目前在機(jī)載設(shè)備中使用的ARINC429總線協(xié)議芯片較多，相比之下，HOLT INTEGRATED CIRCUITS公司生產(chǎn)的HI-8582是一款性能價(jià)格比較高的ARINC429協(xié)議芯片。該器件的主要功能如下：
●符合ARINC429總線協(xié)議；
●具有獨(dú)立的雙向接收和發(fā)送接口；
●無(wú)需驅(qū)動(dòng)，可直接上ARINC429總線；
●標(biāo)牌可程序化識(shí)別；
●串行數(shù)據(jù)速率可設(shè)位為100kbps或12.5kbps；
●對(duì)接收的數(shù)據(jù)可進(jìn)行奇偶狀態(tài)校驗(yàn)；并可對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)奇偶狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置；
●可自動(dòng)產(chǎn)生字與字之間的間隔； 
●52腳PQFP封裝，節(jié)省印制板空間。
2 AT89C52與HI-8582的接口設(shè)計(jì)
2.1 接口原理介紹
    由于AT89C52是8位處理器，而HI-8582是16位接口芯片，在接口設(shè)計(jì)中利用一片CPLD實(shí)現(xiàn)接口，設(shè)計(jì)中選用了ALTERA公司的EPM7128作為接口電路。電路框圖見(jiàn)圖1。
圖1中，D1為單片機(jī)AT89C52，其中P0端口用于數(shù)據(jù)的的交換，P2端口用于控制，利用兩個(gè)外中斷INT0、INT1接收收到的429信號(hào)，單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是硬件看門(mén)狗產(chǎn)生的，圖1中沒(méi)有畫(huà)出，復(fù)位信號(hào)RST作為CPLD的輸入信號(hào)，單片機(jī)的時(shí)鐘選用12MHz,同時(shí)12MHz作為CPLD的時(shí)鐘源。D2為CPLD器件EPM7128，主要完成8位總線和16位總線的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)交換、編譯碼、產(chǎn)生HI-8582的時(shí)鐘和復(fù)位信號(hào)。D3為ARINC429接口電路HI-8582，BD00～BD11為雙向數(shù)據(jù)總線與EPM7128相接，其余均為離散量。

2.2 CPLD的控制邏輯

圖2 接口電路的CPLD控制邏輯

圖2 接口電路的CPLD控制邏輯

CPLD的控制邏輯見(jiàn)圖2。U12為反向器，單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)反向后送HI-8582的MR管腳，復(fù)位HI-8582中的寄存器。U6～U11構(gòu)成了分頻電路，將12MHz的時(shí)鐘頻率分為1MHz，作為HI-8582的時(shí)鐘信號(hào)。U1～U5為三態(tài)8D觸發(fā)器，由OE控制輸出，CLK為時(shí)鐘控制，上升沿鎖存數(shù)據(jù)，低電平保持，當(dāng)OE為高電平時(shí)輸出為高阻狀態(tài)。
2.3 HI-8582的復(fù)位及初始化
    電路上電后，單片機(jī)首先復(fù)位RST管腳（高電平有效），同時(shí)RST反向后復(fù)位HI-8582,然后把控制字寫(xiě)到16位數(shù)據(jù)總線上，此后便可接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。一般情況下，當(dāng)既不能接收又不能發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)懷疑初始化過(guò)程。初始化程序如下：
 
CLR 7BH;CWSTR清0
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0;上升延鎖存
CLR P2.2;設(shè)置8582為輸出模式
MOV P0,#31H;
SETB P2.3;上升延鎖存控制字低8位
CLR P2.3;
MOV P0,#0E0H;
SETB P2.1;上升延鎖存控制字高8位
CLR P2.1;
SETB 7BH;
MOV P0,2FH    ;
SETB P2.0;上升延鎖存
CLR P2.0;
SETB P2.2;設(shè)置8582為輸入模式
 
2.4 HI-8582的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程
    HI-8582發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先應(yīng)置ENTX引腳為低電平,再將PL1置低，將低16位數(shù)據(jù)寫(xiě)到16位數(shù)據(jù)總線上,之后，將PL1置高，再將PL2置低，將高16位數(shù)據(jù)寫(xiě)到16位數(shù)據(jù)總線上，數(shù)據(jù)寫(xiě)完之后，將ENTX置高。HI-8582的發(fā)送存儲(chǔ)器最多可裝載16個(gè)32位字長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，HI-8582采用的是先進(jìn)先出的發(fā)送順序。發(fā)送程序如下：
 
MOV R0,#0A0H;
CLR 7CH;ENTX置低
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0;
CLR 7EH;PL1置低
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0;
CLR P2.2;設(shè)置8582為輸出模式
MOV A,@R0;讀入8位數(shù)據(jù)
MOV P0,A;
SETB P2.3;
CLR P2.3;
INC R0;
MOV A,@R0; 讀入8位數(shù)據(jù)
MOV P0,A;
SETB P2.1;
CLR P2.1;
INC R0;
SETB 7EH;PL1置高
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0;
SETB P2.2;
CLR 7DH;PL2置低
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0;
CLR P2.2;
MOV A,@R0;讀入8位數(shù)據(jù)
MOV P0,A;
SETB P2.3;
CLR P2.3;
INC R0;
MOV A,@R0; 讀入8位數(shù)據(jù)
MOV P0,A;
SETB P2.1;
CLR P2.1;
SETB 7DH;PL2 HIGH
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0;
SETB 7CH;ENTX置高
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0;
SETB P2.2; 
2.5 HI-8582的數(shù)據(jù)接收過(guò)程
    當(dāng)接收器1接收到數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)會(huì)置HF1低電平,而當(dāng)接收器２接收到數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)將置HF2為低電平。欲使接收器1將接收數(shù)據(jù)的字1送至16位數(shù)據(jù)總線上，應(yīng)先置SEL為低電平，再置EN1為低電平,而后再置EN2為高電平，SEL為高電平，便可將字2送至16位數(shù)據(jù)總線。要使接收器2的數(shù)據(jù)送至位數(shù)據(jù)總線上，則置EN2為低電平，EN1為高電平即可。接收程序如下：
 
CLR 7AH;從FIFO中讀數(shù)據(jù)
MOV P0,2FH;SEL置低
SETB P2.0;
CLR P2.0;
CLR 78H;EN2置低
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0    ;
SETB P3.3    ;
CLR P3.3    ;
CLR P2.6;設(shè)置8582低8位輸入
SETB P2.7    ;
CLR P2.7;鎖存8582低8位輸入
MOV A,P0;讀429第1字節(jié)(8位)
MOV R2,A;保存數(shù)據(jù)
SETB P2.6;設(shè)置第一字節(jié)輸入為高阻
CLR P2.5;設(shè)置第二字節(jié)為輸入
SETB P2.4;
CLR P2.4;鎖存8582第二字節(jié)輸入
MOV A,P0;讀429第2字節(jié)(8位)
MOV R3,A; 保存數(shù)據(jù)
SETB P2.5;高阻狀態(tài)
SETB 78H;EN2 HIGH
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0;
SETB 7AH;SEL置高
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0;
CLR 78H;EN2置低
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0;
CLR P2.6;
SETB P2.7;
CLR P2.7;
MOV A,P0;讀429第3字節(jié)(8位)
MOV R4,A;保存數(shù)據(jù)
SETB P2.6;高阻狀態(tài)
CLR P2.5;設(shè)置低8位為輸入
SETB P2.4;
CLR P2.4;
MOV A,P0;讀429第4字節(jié)(8位)
MOV R5,A;保存數(shù)據(jù)
SETB P2.5;高阻狀態(tài)
SETB 78H;EN2置高
MOV P0,2FH;
SETB P2.0;
CLR P2.0;

 
以上程序采用中斷接收數(shù)據(jù)，當(dāng)HI-8582的FIFO滿后，HF1或HF2將變?yōu)榈碗娖?，產(chǎn)生中斷，按以上程序處理結(jié)束后，HF1或HF2將變?yōu)楦唠娖?，從而完成一次?shù)據(jù)的接收流程。
3 結(jié)束語(yǔ)
    按照本文介紹的方法已成功實(shí)現(xiàn)HI-8582的ARINC429航空總線接口設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)的機(jī)載設(shè)備已批量裝備現(xiàn)役飛機(jī),效果良好。
參考文獻(xiàn)：
1 SZ-01數(shù)字信息傳輸系統(tǒng),HB6096-86,中華人民共和國(guó)航空工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn).
2 HI-8582,ARINC 429 System on a Chip, HOLT INTEGRATED CIRCUITS.
3 MAX 7000 Programmable Logic Device Family Data Sheet,Altera Corporation.