基于ARINC 661的显控系统人机交互模拟平台的设计与实现

基于ARINC 661的显控系统人机交互模拟平台的设计与实现

董勤鹏吴健

(中国商用飞机有限责任公司，上海 200120)

摘要：在综合化显示控制系统研制的初期，系统设计人员仅需部分图形化界面即可模拟与仿真人机交互功能。现描述基于ARINC 661结构的显控系统人机交互模拟平台的设计与实现，其可用于验证图形化组件的一致性，完成用户个性化定义，还可定义人机交互过程，降低研发成本。

关键词：ARINC 661；驾舱显控系统；人机交互

收稿日期：2015-06-30

作者简介：董勤鹏(1983—)，男，黑龙江大庆人，硕士，工程师，研究方向：机载软件设计。

1背景介绍

随着民用客机先进航空电子技术的飞速发展，综合驾舱显控系统的实用性和维护性都有了长足的进步。值得注意的是，ARINC 661(ARINC 661 Runtime Protocol)的引入从宏观上重新定义了综合显控系统的交互式架构。其中，驾舱显示控制系统(CDS，Control Display System)通过绘制引擎来呈现图像信息，与另一个独立系统用户应用程序(UA，User Application)之间建立逻辑关系，两个系统之间的连接遵照ARINC 661标准。

2平台架构

人机交互模拟平台充当了驾舱显控系统的控制软面板，操作人员仅需在PC机中的软件界面内操作鼠标和键盘，即可控制显控系统的光标与控制面板。下面主要从硬件和软件两个方面进行介绍。

2.1硬件环境

从物理结构上看，综合驾舱显控系统主要由IMA机柜、DPU机柜、显示器、AFDX(ARINC Full Duplex Network)交换模块和交换机组成。

显控系统人机交互模拟平台硬件主要包括PC机、鼠标和键盘，PC机是客户操作的主要显示屏幕，通过移动PC机上的鼠标来控制机载显示器上的光标，也可通过点击模拟键盘的按钮来模拟MKP的部分输入。

2.2软件的结构层次

显控系统人机交互模拟平台软件方面分为两部分，一部分集中在PC机端，提供给操作用户进行光标和多功能键盘控制，另一部分嵌入在DPU机柜的GPM端，和CDS结合在一起，负责显示画面中光标的移动刷新和键盘触发事件交互。图1为人机交互模拟平台软件的结构层次图。

图1中左侧为PC机端的软件层次结构，其中应用层是面向客户的操作界面，该层包含软件控制模块，控制指令调用中间层的Windows API(发送模块)将数据指令通过OS(Operating System)层发到链路层，打包好的数据包会到达GPM端的CDS显示器中，软件的接收模块和处理模块分别置于OS层和中间层。

图1　软件结构层次示意图

3操作界面

交互模拟平台管理软件的操作界面如图2所示，左侧的界面为模拟MKP的操作界面，右侧的视图为模拟光标(CCD)界面视图。点击工具栏的按钮可以令左侧的MKP视图最小化，需要模拟MKP输入时再将其展开从而进行操作。模拟交互平台中，光标(键盘)平台客户控制端模拟光标在LCD显示屏幕上移动并响应事件的主窗口，模拟光标可在不同的LCD(共4块屏幕)上跨屏幕移动、响应点击事件。

图2　软件操作界面示意图

4软件实现

显控系统人机模拟交互平台软件分为4个模块，分别是控制模块、发送模块、接收模块、处理模块。

(1) 控制模块：负责采集Windows环境下PC端控制面板上鼠标的位置和点击类型等相关信息。程序由“线程钩子”实现，可实时捕获鼠标在面板下移动的信息并有效保存当前信息。

(2) 发送模块：负责将控制模块所采集的鼠标信息压缩打包，通过UDP数据报的方式向目标机端发送事件。

(3) 接收模块：在VxWorks嵌入式操作系统环境下实现，模块创建一个光标信息接收任务来实现对PC端发送的数据报的接收和读取。

(4) 处理模块：也是在VxWorks环境下实现的，它集成在VAPS XT显示系统主任务中，具有和主任务同样的生命周期长度。显示处理模块能根据接收到的信息，一方面更新光标的位置，另一方面送入CDS的事件处理器，触发CDS中的事件。

5结语

在综合化显示控制系统研制的初期，系统设计人员不需要配备所有硬件设备(如多功能键盘、光标球、平显等)来验证人机交互界面的设计理念，部分图形化界面和人机交互功能的验证可通过模拟与仿真来实现。本文描述了基于ARINC 661结构的显控系统人机交互模拟平台的设计与实现，其主要功能是通过对PC机鼠标与键盘的操作，模拟显控系统中光标与多功能键盘等硬件的输入指令，不仅可用于验证图形化组件的一致性，完成用户个性化定义，还可定义人机交互过程，降低研发成本。

[参考文献]

[1]Aeronautical Radio Inc. ARINC Specification 661：Cockpit Display System Interfaces to User System[S]，2007.

[2]Aeronautical Radio Inc. ARINC Specification 653：Avionics Application Software Standard Interface[S]，2006.

[3]Aeronautical Radio Inc. ARINC Specification 664：Aircraft Data Network[S]，2006.

[4]RTCA Inc. RTCA/DO-178B：Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification[S]，1992. Radio Inc. ARINC Specification 661：Cockpit Display System Interfaces to User System[S]，2007.

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