基于ARINC429总线的机载语音设备测试系统
时间：2020-12-09 20:01:59 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：ARINC429航空总线迄今为止是航空航天器上应用最为广泛的数据传输协议，为航空航天器电子综合化、智能化提供数据网络的技术支持。机载语音识别技术对于飞机驾驶员在高速行驶中发出各种必要的控制命令，提高整个作战系统反应速度，有重要的意义。本文将二者结合，提出基于ARINC429总线的语音设备测试系统，为机载设备的发展提供技术支撑。
关键词：
中图分类号： 243.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）01（a）-0000-00
飞行员执行飞行任务时，不仅要谨慎驾驶飞机，还要时刻关注飞机的仪表盘，了解飞行参数，以致飞行员的精神高度紧张，工作负荷大。将语音检测与处理技术引入机载航电系统中，形成一套机载语音系统，将飞行参数信息报告给飞行员，辅助飞行员完成操作控制，这样可以极大地降低飞行员的工作负荷。[1]目前，这种机载语音设备已经成功运用于部分飞机，未来，这一技术将用于每一架飞机。因此，相应的配套测试系统需求将更为普遍。基于上述需求，本文研制了一套基于ARINC429总线的机载语音测试系统。
1总体设计
测试系统主要由带显示器工控机及其他专业定制板卡实现，各模块功能如下[2]：
1） 工控机：含机箱、CPU、液晶显示器及键盘等。用于安装测试软件，完成设备的用户交互。
2） 通信板：完成测试系统与被测设备信号的交互，包括：RS422信号、离散量信号及ARINC429信号。
3） 音频板：完成声音采集，并传送给被测设备。
4） 电源板：完成被测设备供电。
2 分系统设计
2.1工控机
工控机机箱包括：内部电源、底板等。内部电源为整个系统供电。通过底板实现控制器的计算机系统与各个定制板卡的通信，底板主要用于安装各个定制板卡。
用户操作的鼠标键盘配置为：液晶显示器为LCD触摸屏显示器与可拆卸英文键盘及触摸板。
2.2通信板
通信板主要包含CPU处理单元、逻辑控制单元、429通信模块、RS422总线、PCI通信模块以及离散量输出单元。
ARINC429通信模块由ARINC429协议收发芯片与收发接口电路组成。ARINC429协议的收发芯片HS3282/3182构成ARINC429数据收发、串并转换、并串转换的主体。ARINC429收发接口利用80C196KC实现对收发的控制[3]。
RS422总线采用外扩并转串协议芯片，可扩展多达四路的串口，串口驱动芯片选用和被测设备相同的MAX488器件作收发器，真实模拟被测设备电气环境。
离散量输出单元工作原理为：由处理器输出的告警信息，经离散信号接口器件锁存后，由达林顿驱动阵列提供告警灯的驱动信号。驱动阵列的公共端引至反馈检测电路，将检测信息送回至离散接口器件，再由处理器读取。
PCI通信主要由PCI9052实现。PCI9052符合PCI总线标准2.1版。它支持3种本地总线工作模式。PCI9052内部有64byte的PCI配置空间，对PCI9052的配置可以用Serial EEPROM完成，可以使用PLXMon软件对SEEPROM进行在线编程[4]。
2.3音频板
音频板主要实现了以下功能：
1） 通过外接话筒经过MIC接口输入到测试系统，在内部将话筒音频放大并转换为差分音频信号，然后输出到被测设备；
2） 差分音频信号输入接口接收被测设备的输出语音信号，在内部将差分音频信号转换为标准耳机接口信号，从标准耳机接口输出到外接耳机或音响设备播放；
3） PC机从耳机接口输出测试音频数据流，从LINE接口输入到测试系统，在内部转换为差分音频信号，然后输出到被测设备，每个LINE接口与对应的1个MIC接口输入的音频信号转换为差分音频信号后，从1个音频输出接口输出，内部具有通路切换开关。
2.4电源板
电源模块的主要电路是由整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路组成。
整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大在输出端短路的情况下，PWM控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内，采用小功率短路保护电路。
产品功能供电电源模块输入电压为15V～35V，输出功率不小于40W，满足被测设备的供电要求。DC/DC电源转器具有高可靠性，具有良好的电磁兼容特性和高抗干扰性，体积小且能实现高效运转，并且在-10℃～+70℃范围内能够正常工作。
3结论
本文实现了ARINC429总线的机载语音设备的测试功能。方案中分别用电源板、通信板、音频板实现了被测系统供电、数据通信及语音采集的功能，并通过工控机实现对这些定制功能板的内部通信，提供了用户交互软件的驻留平台。测试系统功能及性能满足被测设备需求。
参考文献
[1]夏乐乐机载语音信号检测与处理技术[D] 江苏南京：南京航空航天大学 2014年：1～20
[2]王燕基于ARINC429航空数据总线的便携式机载电子设备故障检测仪的研究[D] 陕西西安：西安科技大学2004年：1～15
[3]李榕，刘卫国，刘晓剑航空用ARINC429总线收发系统设计与实现[J]计算机测量与控制 2005.13（9）90～92
[4]熊飞，魏宗寿基于PCI总线的智能双通道RS422通信卡设计[J]铁路计算机应用2010.7第19卷第17期 54～56
