一种航空机电系统通用输出接口设计方案

张旭洲 车炯晖 李林

摘要：随着航空电子产品的复杂度和综合化程度的提高，通用化的产品设计成为一种趋势。机载电子产品中传统的状态量、模拟量输出接口电路各不相同，通用性差，维护难度大，因此提出了一种新型的输出接口设计方法，统一输出接口电路的形式，为IMA架构下通用产品的设计提供了可能，具有很高的应用价值。

关键词：离散量；模拟量；通用接口

中图分类号：TP331 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）10-0202-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Design of a Normalization Interface for Discrete and Analog Ouput on Aircraft Utility System

ZHANG Xu-zhou， CHE Jiong-hui， LI Lin

（Aeronautics Computing Technique Research Institute，Xian 710065， China）

Abstract： With the improvement of the complexity of the avionics， it is a trend to reduce the weight， volume and power of the product. The traditional discrete and analog output interface circuit are more complex， more components and larger area of board. Therefore， a new method of interface design is proposed. The new method of interface design can realize the analog and the acquisition of discrete signals of utility system. And it has BIT ability， redundancy and high fault isolation rate. While the normalization output interface is designed， the board area is reduced， and the reliability and testability are higher. It has high application value.

Key words： discrete quantity；analog quantity； general interface

1 概述

隨着航空产业的飞速发展，机载电子产品的格局也在不断变化，从分立的单一子系统控制器向着机电综合的方向发展，其IMA架构下的通用RDC、通用RIU相继出现，其中各种形式的输出接口需要进行通用化设计。

1.1 传统状态量输出接口

传统的机电系统分为若干个子系统，如环控、燃油、起落架、除冰、液压、供电等子系统，每个子系统都有其独立的计算机或控制器作为中央智能单元操控子系统的各项任务完成，每个子系统的计算机或控制器中不可避免的有各种输出接口，其中包括连续电压变化的模拟量、以及表示状态的状态量电压信号，而这些看似功能接近的电路，却有着各不相同的电路形式[1]，但是观其本质，又存在着共性，信号从处理器出来时是TTL信号，经过驱动电路，最终控制功率开关完成输出控制，如图1所示。

现代飞机的机电系统向着综合化的方向发展，机电综合管理计算机[2][3]以及远程终端都会有各种形式的输出接口电路，对这些电路进行归一化的通用设计，有利于提高产品的通用化程度。

1.2 传统模拟量输出接口

机载电子产品常有用于连续电压变化的输出接口，称为模拟量输出接口，如±10V电压、5V交流电压[2，3]等，其中存在着相似的电路形式，如图2所示。

由于其电路形式的相似性，可以进行归一化的通用设计，降低产品的复杂度。

2 通用输出接口设计方案

2.1 硬件设计方案

状态量输出接口电路中，从CPU发出控制指令，传输至逻辑器件，逻辑器件可将串行的控制指令转化为并行的信号，再经过开关阵列对其信号进行电平转换、最后经过统一的滤波及过流、短路保护电路。

模拟量输出电路中，与状态量输出接口相类似，不同的是选择DDS信号，实现对MOS管的控制，从而输出各种不同的种波形。控制器内软件以及逻辑器件共同完成输出波形的信号生产，后端电路仅对信号电平转化、滤波、过流及短路保护。

统一后的通用输出电路，是根据电路特点结合通用性设计要求，使用开关矩阵实现输出电压的调节和配置，从而做到归一化的电路形式，成为通用输出接口。其电路原理如图3所示。

2.2 逻辑设计方案

在进行通用输出接口的设计中，需要有CPU和逻辑芯片共同完成控制指令的输出，需要驻留在CPU内的软件在上电后，根据不同的启动配置，加载配置表，由逻辑器件完成接口的控制与管理工作，减少软件与逻辑的大量交互，也是高内聚低耦合的设计思想，从而提高系统运行效率，减少接口的电路对CPU资源的占用。逻辑芯片完成以下功能：

1）驱动表：逻辑芯片根据软件上电后的不同配置，加载相应的工作模式，适应其预期的接口模态；

2）输出控制：对已配置的信号类型，进行输出波形的控制；

3）接口保护：根据硬件电路中采样电阻反馈的电压值，对接口进行实时的反时限保护。

3 结束语

航空机电系统向着综合化的方向发展，归一化的通用输出接口是设计的必然趋势，其有利于产品的统型，也可降低产品的设计复杂度以及提高产品的可靠性。

参考文献：

[1] 牛文生. 机载计算机技术[M]. 北京： 航空工业出版社， 2013.

[2] Waldo R K， Foley S F. Utility management system for hype rsonic vehicles[C]//Digital Avionics Systems Conference. IEEE/AIAA， 1991：1-5.

[3] Moir I， Seabridge A.军用航空电子系统[M].吴汉平，译.北京：电子工业出版社，2008.

【通联编辑：谢媛媛】