一種多通道ARINC429總線收發(fā)容錯(cuò)方法的研究

3．4 校驗(yàn)
校驗(yàn)主要包括奇偶校驗(yàn)和字校驗(yàn)。奇偶校驗(yàn)主要是將所有數(shù)據(jù)逐位異或，再根據(jù)校驗(yàn)方式將異或結(jié)果和校驗(yàn)位相比較。
由于ARINC429總線的時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和字同步信息都由兩個(gè)差分的信號(hào)線來(lái)表達(dá)，當(dāng)出現(xiàn)干擾時(shí)會(huì)使時(shí)鐘混亂，而字校驗(yàn)則是校驗(yàn)傳輸中是否有干擾，使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)混亂。

如圖6所示，在busa的數(shù)據(jù)周期出現(xiàn)了干擾信號(hào)，導(dǎo)致通過(guò)busa運(yùn)算得到的時(shí)鐘clk_429也出現(xiàn)了錯(cuò)誤，在錯(cuò)誤處插入了一位數(shù)據(jù)，并使后面的數(shù)據(jù)全部移位。而這種情況，有可能無(wú)法被奇偶校驗(yàn)檢驗(yàn)出來(lái)，則需要通過(guò)位檢驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)出來(lái)。
位校驗(yàn)是通過(guò)校驗(yàn)一個(gè)周期的時(shí)間是否正確，來(lái)判斷是否出現(xiàn)干擾信號(hào)。位校驗(yàn)信號(hào)onebit在接收模塊空閑時(shí)置0，當(dāng)busa或busb上升沿到來(lái)時(shí)取反，并計(jì)數(shù)其為1時(shí)的時(shí)間。表2中列出了1位周期的計(jì)數(shù)值，考慮到傳輸誤差，當(dāng)計(jì)數(shù)值滿足條件：cnt_one∈|x|7≤x≤9或63≤x ≤65}時(shí)，傳輸無(wú)誤，反之則視為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，將位錯(cuò)誤標(biāo)志位wrongbit置1，在接收完成后將此數(shù)據(jù)舍掉。

4 倍頻容錯(cuò)的自適應(yīng)速率接收方法
在前面提出的數(shù)據(jù)接收方法中，如遇到干擾信號(hào)，經(jīng)位檢測(cè)檢測(cè)到后，則把該數(shù)據(jù)舍去。雖然保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，但無(wú)法保證數(shù)據(jù)的有效傳輸，需要多次反復(fù)傳輸，來(lái)確保把所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都傳輸?shù)浇邮辗?。干擾信號(hào)無(wú)處不在，無(wú)法在根本杜絕，但是卻可以通過(guò)算法來(lái)修正錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。
這里使用的容錯(cuò)數(shù)據(jù)接收方法，電平轉(zhuǎn)換電路、端口定義和狀態(tài)轉(zhuǎn)換都與以上的方法相同，但不采用ARINC429總線提供的時(shí)鐘采集數(shù)據(jù)，而是對(duì)ARINC429總線的兩根信號(hào)線分別進(jìn)行8倍頻的采樣。通過(guò)檢測(cè)中前4次時(shí)鐘周期的平均值來(lái)計(jì)算出數(shù)據(jù)的傳輸速率，對(duì)后面的數(shù)據(jù)選擇相應(yīng)的接收頻率來(lái)接收。對(duì)于每一根信號(hào)線，當(dāng)每一位采樣得到的數(shù)據(jù)不一致時(shí)，即由于干擾導(dǎo)致產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，采用投票的方式表決；
再將兩根信號(hào)線的信息進(jìn)行綜合比對(duì)，糾正錯(cuò)誤信號(hào)；如還有錯(cuò)誤位，且只有1位錯(cuò)誤，則運(yùn)用校驗(yàn)位信息計(jì)算出該錯(cuò)誤位的實(shí)際信息，否則才舍掉此數(shù)據(jù)。
4．1 傳輸速率自動(dòng)識(shí)別
普通的ARINC429接收模塊設(shè)計(jì)中沒(méi)有檢測(cè)傳輸速率，是因?yàn)闊o(wú)需通過(guò)傳輸速率來(lái)識(shí)別數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)的四位時(shí)鐘周期。而本文所介紹的方法，則需通過(guò)速率來(lái)選擇采樣頻率。當(dāng)傳輸速率為100 Kb／s時(shí)，用800 kHz的時(shí)鐘采樣；當(dāng)傳輸速率為12．5 Kb／s時(shí)，為使時(shí)鐘統(tǒng)一采用800 kHz的時(shí)鐘，但用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為8才采樣一次，以實(shí)現(xiàn)100 kHz采樣。
在接收模塊處于接收狀態(tài)時(shí)，累加前4個(gè)周期時(shí)鐘周期，即busa和busb均為0的周期的計(jì)數(shù)值，然后將此累加和除以4，即右移2位，從而計(jì)算出了前4個(gè)時(shí)鐘周期的平均值，并據(jù)此計(jì)算出速率。因此，在前4個(gè)周期，用800 kHz的時(shí)鐘采樣。計(jì)算出傳送速率后，若為12．5Kb／s，則切換為100 kHz采樣時(shí)鐘。
4．2 采樣數(shù)據(jù)處理
采用8倍頻對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，這樣對(duì)每一位而言，前半個(gè)周期的數(shù)據(jù)采樣了4次，后半個(gè)周期的歸零時(shí)鐘也采樣了4次。將對(duì)數(shù)據(jù)采樣4次得到的4個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，若4個(gè)數(shù)據(jù)一致，則傳輸無(wú)錯(cuò)誤；若4個(gè)數(shù)據(jù)有3個(gè)一樣，則采用投票的方式，采信3個(gè)一樣的數(shù)據(jù)；若兩個(gè)數(shù)據(jù)為0，而另兩個(gè)數(shù)據(jù)為1，則無(wú)法判斷此位數(shù)據(jù)的值，記為錯(cuò)誤位。
由于ARINC429總線采用差分方式傳輸，即同時(shí)接收到兩組數(shù)據(jù)。可同時(shí)對(duì)這兩組數(shù)據(jù)做位檢測(cè)，并對(duì)其進(jìn)行綜合判斷。
若經(jīng)位檢測(cè)，測(cè)得A線為1，B線為z，則B線實(shí)際為0，即邏輯“1”；因?yàn)锳線為1時(shí)，B線只能為0，來(lái)表達(dá)邏輯“1”，A、B線均為1的情況不存在。同理，測(cè)得A線為z，B線為1，則A線實(shí)際為0，即邏輯“0”。然而，若A或B線中，一個(gè)為0，另一個(gè)為z，則無(wú)法判斷其值；因?yàn)锳、B線同時(shí)為0的情況存在，表示的是時(shí)鐘，只能將其記為錯(cuò)誤位，如表3所示。

由于在采樣時(shí)，既得到了數(shù)據(jù)，也得到了時(shí)鐘，所以在對(duì)A、B線進(jìn)行綜合判斷之后，需將時(shí)鐘信息去除掉，即將A、B線均為0的為去掉。然后判斷所得數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤位(z)，以及錯(cuò)誤位的數(shù)量。若錯(cuò)誤位只有一位，則可通過(guò)其他位和奇偶校驗(yàn)位，推算出該位的實(shí)際信息；若錯(cuò)誤位不止一位，則無(wú)法推算出實(shí)際信息，只能將此數(shù)據(jù)字舍掉；若無(wú)錯(cuò)誤位，則進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。通過(guò)PC端軟件控制ARINC429板卡，進(jìn)行多個(gè)通道的收發(fā)測(cè)試，如圖7所示。

5 結(jié)語(yǔ)
實(shí)驗(yàn)證明，使用本文論述的方法能夠自動(dòng)識(shí)別傳輸ARINC429總線速率，在多通道通信過(guò)程中，充分發(fā)揮了SoPC系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和并行數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢(shì)，在民用航空電子設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究中能夠可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，降低航空電子行業(yè)在測(cè)試設(shè)備方面的成本投入。