[发明专利]基于DP83849C的AFDX接口转换器

说明书

一、技术领域

本发明提供了一种ARINC429接口的航电设备与AFDX网络接口转换器设计，该设计对于民机中所有采用429接口的终端设备接入主干网有重要应用价值。

二、背景技术

目前，在民航飞机的航空电子系统信息传输网络中广泛应用的信息传输总线ARINC429，其总线传输速率仅为100kb/s，只能实现点对点的通信方式，不能满足现代航电系统的规模需求，并且难以保证传输信息种类增多后对高速数据传输的要求。AFDX是法国空中客车公司为了解决商用飞机内部传统数据通讯网络布线复杂，线重过大，通讯速率慢而提出的一种在商用以太网基础上改进而成的新型航空通信网络。在保留传统以太网高速(100Mb/s)、通用以及低成本等特点的同时，增加了用于确保网络可靠性和确定性的特殊机制。由于新型民机航电设备大量使用ARINC429接口，为使该类航电设备接入AFDX网络，进行接口转换器的研究显得非常必要。

三、发明内容

1、发明目的：本发明的目的是提供一种能够完成远程ARINC429端系统与AFDX网络之间的接口转换器，该接口使得民机上的传统429设备能够与AFDX网络进行实时通信。

2、技术方案：为了达到上述发明目的，本发明提出了一种基于FPGA的429与AFDX协议接口转换器的设计，该接口转换器主要包括AFDX协议接口电路，ARINC429协议接口电路，核心FPGA处理模块及相关的控制与驱动电路。

本发明所提出的429与AFDX信号转换器电路设计基于以太网收发器芯片DP83849C的AFDX物理层模块，该款芯片的双通道共用同一组管理接口(MDC、MDIO)，并且地址线与接收数据线复用，与常用AFDX物理层芯片LXT973相比节约了FPGA资源并且易于配置。该物理层芯片与FPGA的MAC核通过标准MII接口与管理接口(MDC、MDIO)连接，实现AFDX协议的物理层，其中MII接口用于两者之间的数据传输；管理接口用于控制芯片的工作、读取状态以及使能中断。AFDX协议数据链路层、IP层、UDP层等在FPGA中以软件的形式实现，从而构成完整的AFDX协议。

ARINC429协议接口电路采用HI3585作为协议以及驱动芯片，该芯片内部集成了429协议内容并且输出自带429总线驱动器，其输出可以直接与429网络连接。与传统429协议芯片利用地址、数据线通信相比，HI3585通过四线SPI接口与FPGA通信，提高了通信速度并且简化了控制策略。通过对HI3585内部寄存器进行配置，决定429总线的速率、label配置等。

FPGA处理模块包括spartan6系列FPGA以及相关的控制与驱动电路，包括：基于CDCE913的时钟模块，主要用于提供FPGA内部microblaze处理器工作的时钟基准；基于TPS74701的电源模块，用于将输入5V电压转化为3.3V、1.8V、1.2V供FPGA以及其他芯片使用；基于MT46H16M32LF的DDR数据存储模块，用于程序执行以以及AFDX协议栈解析；基于N25Q128A的FLASH下载模块，用于配置FPGA以及存储文件；基于CP2102的串口-USB调试模块，用于将调试过程中输出的RS232信号转换成USB信号，从而实现本发明设计的开发板与移动计算设备的交互。

本发明电路拓扑的工作原理如下：由于AFDX是基于商用以太网的新一代机载总线，符合OSI七层模型，而ARINC429作为传统机载总线只能实现点对点的通信方式，传输协议相对简单，两者之间不能直接通信，并且考虑到由于新型的A380飞机中还保留有大量ARINC429应用设备，为这些ARINC429总线设备配置相应通信终端以接入AFDX网络显得非常必要。本发明通过对ARINC429与ARINC664协议的研究，完成基于FPGA的ARINC429总线与AFDX主干网络交互接口，实现了ARINC429物理层与ARINC664物理层之间的转换。

为使本发明的系统安全正常工作，通常还需要设计一些控制电路、延时电路、过压保护电路等辅助电路。

3、有益效果：综合上面描述，本发明的基于DP83849C的AFDX接口设计电路如下特点：该电路实现了ARINC429物理层与ARINC664物理层之间的转换；429物理层连接采用SPI接口，简化了控制逻辑并且提高了效率；429协议以及驱动集成在同一芯片中，缩短了开发周期；AFDX协议主要由软件实现，易于调试与修改。

四、附图说明

附图1为本发明电路组成结构

附图2(a)(b)为基于DP83849C的AFDX功能实现