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　　考慮到各種機型的駕駛艙功能的共性，即系統(tǒng)模塊多、通信頻繁、結(jié)構(gòu)復(fù)雜而導(dǎo)致模塊間布線繁雜，以及由此產(chǎn)生的干擾等問題，提出一種駕駛艙硬件仿真方案，該方案可以滿足駕駛艙各模塊間穩(wěn)定通信，且簡化布線。

　　1 方案確立

　　駕駛艙仿真主要以報文的形式承載各系統(tǒng)模塊的操作信息，通過上位機完成邏輯運算，實現(xiàn)駕駛艙功能仿真。駕駛艙仿真設(shè)計的原則是穩(wěn)定，即整個駕駛艙網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備一定的容錯能力，在數(shù)據(jù)傳輸過程中若產(chǎn)生沖突競爭，則應(yīng)有一種機制解決沖突，且不丟失數(shù)據(jù)，而CAN(Co-ntroller Area Network)是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，具有突出的可靠性、實時性和靈活性，基于此選取CAN總線作為整個駕駛艙網(wǎng)絡(luò)通信方案。由于飛機駕駛艙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能繁多，所以需對駕駛艙進行功能模塊劃分，各模塊間通過CAN總線進行通信，以下即從系統(tǒng)總體設(shè)計、CAN節(jié)點通信接口硬件設(shè)計和數(shù)據(jù)傳輸軟件設(shè)計3個方面詳細闡述該方案。

　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計

　　飛機駕駛艙中的顯示部分主要有電子飛行儀表系統(tǒng)(Electronic Flight Instrument System，EFIS)，飛機電子中央監(jiān)控(Electronic Centralized Aircraft Monito-ring，ECAM)，分別由3臺觸摸屏顯示器顯示，其顯示邏輯統(tǒng)一由上位機控制。操作部分有頂版、中央操縱臺、遮光板，側(cè)桿，這4部分全部由硬件實現(xiàn)，基于區(qū)域劃分的原則將其進行模塊劃分，每二模塊為一節(jié)點。整體架構(gòu)如圖1所示。

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　　由于各節(jié)點間存在邏輯控制關(guān)系，所以采用多主方式通信，CAN總線網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可作為主節(jié)點向其他節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。上位機作為其中一個節(jié)點，通過CAN總線智能適配卡與網(wǎng)絡(luò)上的各節(jié)點進行通信，負責主要的邏輯運算和駕駛艙顯示功能的控制，其他節(jié)點不僅完成操作動作的采集，還根據(jù)邏輯要求互相控制。

　　3 CAN節(jié)點通信接口硬件電路設(shè)計

　　由于駕駛艙各節(jié)點間的控制邏輯復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大，通信頻繁，故對各節(jié)點主控芯片的存儲容量有較高的要求，且對CAN總線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性也有較高要求。選取C80C51F040作主控芯片，因其擁有4352B RAM以及64KB的FLASH，滿足程序應(yīng)用需要。它內(nèi)部集成CAN控制器，它兼容CAN技術(shù)規(guī)范2.0A和2.0B，主要由CAN內(nèi)核、消息RAM(獨立于CIP51的RAM)、消息處理單元和控制寄存器組成。CAN內(nèi)核由CAN協(xié)議控制器和負責報文收發(fā)的串行/并行轉(zhuǎn)換RX/TX移位寄存器組成。消息RAM用于存儲報文目標和每個目標的仲裁掩碼。這種CAN處理器有32個隨意配置為發(fā)送和接收的報文目標，并且每一個報文目標都有自己的識別掩碼，所有的數(shù)據(jù)傳輸和接收濾波都是由CAN控制器完成，而不是由CIP51完成。C8051F04O所具備的完善的CAN總線控制器和獨立的CAN信息緩沖區(qū)，可以解決MCU(Micro Control Unit)與CAN總線之間串/并轉(zhuǎn)換、不同節(jié)點間波特率誤差的校正、以及MCU與CAN總線通信的沖突競爭和同步等問題，為CAN總線網(wǎng)絡(luò)具有較高穩(wěn)定性提供了可靠的保障。

　　CAN總線的收發(fā)器選用TI公司的SN65HVD230芯片，該芯片正常模式下的低電流設(shè)計使得芯片的發(fā)熱量小(典型數(shù)值為370μA)，而且其優(yōu)化的驅(qū)動器設(shè)計使得信號質(zhì)量得到進一步改善;為進一步提高系統(tǒng)抗干擾能力，在主控芯片C80C51F040和收發(fā)器SN65HVD230之聞加入光耦6N137進行電氣隔離，由于通信信號傳輸?shù)綄?dǎo)線的端點時會發(fā)生反射，反射信號會干擾正常信號的傳輸，因而總線兩端接有終端電阻以消除反射信號，有效隔離CAN總線上的干擾信號，提高了系統(tǒng)可靠性。如圖2所示。

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