基于CAN總線的A320模擬器硬件仿真方案研究

根據(jù)國家建設(shè)民航強(qiáng)國的需要，國內(nèi)對飛機(jī)模擬機(jī)的需求不斷增大，但目前國內(nèi)模擬機(jī)研制規(guī)模不能滿足日益增長的市場需求，若引進(jìn)國外模擬機(jī)，則不僅成本高昂，且不利于技術(shù)掌握，因此擴(kuò)大模擬機(jī)自主研發(fā)規(guī)模成為必然趨勢?？紤]到各種機(jī)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(jī)完成邏輯運(yùn)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(jī)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(jī)駕駛艙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能繁多，所以需對駕駛艙進(jìn)行功能模塊劃分，各模塊間通過CAN總線進(jìn)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(xì)闡述該方案。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計
飛機(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)行模塊劃分，每二模塊為一節(jié)點。整體架構(gòu)如圖1所示。

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(jī)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(jìn)行通信，負(fù)責(zé)主要的邏輯運(yùn)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。