基于ARINC429總線的機(jī)載語(yǔ)音設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)

李富江

摘要：ARINC429航空總線迄今為止是航空航天器上應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，為航空航天器電子綜合化、智能化提供數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)支持。機(jī)載語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)對(duì)于飛機(jī)駕駛員在高速行駛中發(fā)出各種必要的控制命令，提高整個(gè)作戰(zhàn)系統(tǒng)反應(yīng)速度，有重要的意義。本文將二者結(jié)合，提出基于ARINC429總線的語(yǔ)音設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)，為機(jī)載設(shè)備的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：

中圖分類號(hào)： 243.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）01（a）-0000-00

飛行員執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)，不僅要謹(jǐn)慎駕駛飛機(jī)，還要時(shí)刻關(guān)注飛機(jī)的儀表盤，了解飛行參數(shù)，以致飛行員的精神高度緊張，工作負(fù)荷大。將語(yǔ)音檢測(cè)與處理技術(shù)引入機(jī)載航電系統(tǒng)中，形成一套機(jī)載語(yǔ)音系統(tǒng)，將飛行參數(shù)信息報(bào)告給飛行員，輔助飛行員完成操作控制，這樣可以極大地降低飛行員的工作負(fù)荷。[1]目前，這種機(jī)載語(yǔ)音設(shè)備已經(jīng)成功運(yùn)用于部分飛機(jī)，未來(lái)，這一技術(shù)將用于每一架飛機(jī)。因此，相應(yīng)的配套測(cè)試系統(tǒng)需求將更為普遍?；谏鲜鲂枨螅疚难兄屏艘惶谆贏RINC429總線的機(jī)載語(yǔ)音測(cè)試系統(tǒng)。

1總體設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)主要由帶顯示器工控機(jī)及其他專業(yè)定制板卡實(shí)現(xiàn)，各模塊功能如下[2]：

1） 工控機(jī)：含機(jī)箱、CPU、液晶顯示器及鍵盤等。用于安裝測(cè)試軟件，完成設(shè)備的用戶交互。

2） 通信板：完成測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)設(shè)備信號(hào)的交互，包括：RS422信號(hào)、離散量信號(hào)及ARINC429信號(hào)。

3） 音頻板：完成聲音采集，并傳送給被測(cè)設(shè)備。

4） 電源板：完成被測(cè)設(shè)備供電。

2 分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1工控機(jī)

工控機(jī)機(jī)箱包括：內(nèi)部電源、底板等。內(nèi)部電源為整個(gè)系統(tǒng)供電。通過(guò)底板實(shí)現(xiàn)控制器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與各個(gè)定制板卡的通信，底板主要用于安裝各個(gè)定制板卡。

用戶操作的鼠標(biāo)鍵盤配置為：液晶顯示器為L(zhǎng)CD觸摸屏顯示器與可拆卸英文鍵盤及觸摸板。

2.2通信板

通信板主要包含CPU處理單元、邏輯控制單元、429通信模塊、RS422總線、PCI通信模塊以及離散量輸出單元。

ARINC429通信模塊由ARINC429協(xié)議收發(fā)芯片與收發(fā)接口電路組成。ARINC429協(xié)議的收發(fā)芯片HS3282/3182構(gòu)成ARINC429數(shù)據(jù)收發(fā)、串并轉(zhuǎn)換、并串轉(zhuǎn)換的主體。ARINC429收發(fā)接口利用80C196KC實(shí)現(xiàn)對(duì)收發(fā)的控制[3]。

RS422總線采用外擴(kuò)并轉(zhuǎn)串協(xié)議芯片，可擴(kuò)展多達(dá)四路的串口，串口驅(qū)動(dòng)芯片選用和被測(cè)設(shè)備相同的MAX488器件作收發(fā)器，真實(shí)模擬被測(cè)設(shè)備電氣環(huán)境。

離散量輸出單元工作原理為：由處理器輸出的告警信息，經(jīng)離散信號(hào)接口器件鎖存后，由達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)陣列提供告警燈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)陣列的公共端引至反饋檢測(cè)電路，將檢測(cè)信息送回至離散接口器件，再由處理器讀取。

PCI通信主要由PCI9052實(shí)現(xiàn)。PCI9052符合PCI總線標(biāo)準(zhǔn)2.1版。它支持3種本地總線工作模式。PCI9052內(nèi)部有64byte的PCI配置空間，對(duì)PCI9052的配置可以用Serial EEPROM完成，可以使用PLXMon軟件對(duì)SEEPROM進(jìn)行在線編程[4]。

2.3音頻板

音頻板主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：

1） 通過(guò)外接話筒經(jīng)過(guò)MIC接口輸入到測(cè)試系統(tǒng)，在內(nèi)部將話筒音頻放大并轉(zhuǎn)換為差分音頻信號(hào)，然后輸出到被測(cè)設(shè)備；

2） 差分音頻信號(hào)輸入接口接收被測(cè)設(shè)備的輸出語(yǔ)音信號(hào)，在內(nèi)部將差分音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)耳機(jī)接口信號(hào)，從標(biāo)準(zhǔn)耳機(jī)接口輸出到外接耳機(jī)或音響設(shè)備播放；

3） PC機(jī)從耳機(jī)接口輸出測(cè)試音頻數(shù)據(jù)流，從LINE接口輸入到測(cè)試系統(tǒng)，在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為差分音頻信號(hào)，然后輸出到被測(cè)設(shè)備，每個(gè)LINE接口與對(duì)應(yīng)的1個(gè)MIC接口輸入的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分音頻信號(hào)后，從1個(gè)音頻輸出接口輸出，內(nèi)部具有通路切換開(kāi)關(guān)。

2.4電源板

電源模塊的主要電路是由整流濾波電路、功率變換電路、輸出整流濾波電路、輸出過(guò)流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路組成。

整流濾波電路：交流電壓經(jīng)BRG1整流后，經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大在輸出端短路的情況下，PWM控制電路能夠把輸出電流限制在一個(gè)安全范圍內(nèi)，采用小功率短路保護(hù)電路。

產(chǎn)品功能供電電源模塊輸入電壓為15V～35V，輸出功率不小于40W，滿足被測(cè)設(shè)備的供電要求。DC/DC電源轉(zhuǎn)器具有高可靠性，具有良好的電磁兼容特性和高抗干擾性，體積小且能實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在-10℃～+70℃范圍內(nèi)能夠正常工作。

3結(jié)論

本文實(shí)現(xiàn)了ARINC429總線的機(jī)載語(yǔ)音設(shè)備的測(cè)試功能。方案中分別用電源板、通信板、音頻板實(shí)現(xiàn)了被測(cè)系統(tǒng)供電、數(shù)據(jù)通信及語(yǔ)音采集的功能，并通過(guò)工控機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些定制功能板的內(nèi)部通信，提供了用戶交互軟件的駐留平臺(tái)。測(cè)試系統(tǒng)功能及性能滿足被測(cè)設(shè)備需求。

參考文獻(xiàn)

[1]夏樂(lè)樂(lè)機(jī)載語(yǔ)音信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)[D] 江蘇南京：南京航空航天大學(xué) 2014年：1～20

[2]王燕基于ARINC429航空數(shù)據(jù)總線的便攜式機(jī)載電子設(shè)備故障檢測(cè)儀的研究[D] 陜西西安：西安科技大學(xué)2004年：1～15

[3]李榕，劉衛(wèi)國(guó)，劉曉劍航空用ARINC429總線收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制 2005.13（9）90～92

[4]熊飛，魏宗壽基于PCI總線的智能雙通道RS422通信卡設(shè)計(jì)[J]鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用2010.7第19卷第17期 54～56