基于HI3210芯片的429总线数据监测

罗徳杰，王晓航

(航空工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安 710068)

0 引言

ARINC429总线是美国航空无线电公司制定的民用航空数字总线传输标准，它规定了使用该总线的航空电子设备的信息流向和基本数据字的格式。ARINC429的一个数据位具有32位，如表1中所示。其1-8位为标识位(Label)。数据通过标识识别，最多具备255标识号。9-10位为源终端识别(SDI)；11-28(或29)位是数据位；29(或30)到31位为符号状态矩阵位(SSM)，此位的作用是它指出数据的特性或状态；32位为奇偶校验位(P)，它用于检查发送的数据是否有效。ARINC429总线数据传输标准自被提出来起，因其结构简单、性能稳定、抗干扰性强等优点已经大范围的应用于民用、军用飞机系统中[1-3]。

表1 ARINC429总线数据格式

1 HI3210协议芯片

HI3210作为ARINC429总线协议常用的芯片之一，采用+3.3 V单电源供电，64-PIN QFN封装，芯片尺寸为7.2 mm×7.2 mm。其外围接口以及控制逻辑简单，具有8个ARINC429接收通道以及4个ARINC429发送。接收与发送功能的实现只需要配置20 MHz速率的SPI标准接口即可。其对数据的接收和发送可以通过CPU来实现，亦可以通过挂载E2PROM加载配置信息后完成数据格式的重新打包、编辑、更改标识号、发送等操作。芯片集成了32 KB片上用户可配置数据存储存储器，为每个ARINC429数据接收分配2048个区块的存储空间。协议芯片每接收一个数据包，根据接收到数据包的标识号，将包内的数据位存到与标识号相对应的内存空间中，CPU只需通过访问标识号对应的内存空间即可获得ARINC429数据。协议芯片的这个处理机制可以大大降低CPU获取ARINC429数据的时间要求[4]。

2 ARINC429接收数据监测

当使用HI3210协议芯片作为设计ARINC429总线标准电路时，其具有8个接收通道以及4个发送通道。因HI3210协议芯片是通过SPI总线与CPU进行通信从而传输数据，当收发数据量大时，若没有新数据接收也一直对芯片进行读操作，会导致数据处理过慢、占用过多的系统资源等问题的出现，不能满足系统性能需求。

2.1 数据监测的应用

HI3210协议芯片中的内存地址分配如图1所示。通过向芯片的配置寄存器写入或读出相应的数据，就可以初始化芯片的接收与发送功能，并获取相应的芯片状态。例如管脚电平高低、芯片运行模式、片上RAM以及EEPROM的实时状态等。不仅如此，HI3210协议芯片还提供了可以使能数据接收中断的寄存器以及查询中断标志位的查找表，其查找表内存地址范围为0x7C00～0x7FFF。当使用者在配置寄存器中使能了相应接收中断后，若ARINC 429接收到新数据，其中断挂起寄存器中对应的通道位会自动置位，从而帮助使用者判断当前是否有新数据的接收。当监测到有新数据的接收时，再进行相应的读取操作，将数据寄存器中的值读出。

图1 HI3210协议芯片内存地址

2.2 数据监测的实现

在3210协议芯片中，中断查找寄存器是实现监测是否有新数据接收的关键，其内存结构如图2所示。

图2 中断查找寄存器

将中断查找寄存器中对应通道、对应标识号的位置“1”之后，中断被使能。此时若被置位的对应通道、对应标识号收到新数据时，在ARINC 429接收挂起中断寄存器(APIR)中其相应的通道位会被自动置“1”。而标识号也会在ARINC 429中断地址寄存器(AIAR)中表示出来。接收挂起中断寄存器(APIR)与中断地址寄存器(AIAR)如图3,图4所示。

图3 接收中断挂起寄存器

图4 中断地址寄存器

例如，通过写操作将通道1的中断查找表全都置“1”，此时当通道1标识号为0xB7的消息到达时，读取接收挂起中断寄存器，其APIR7位则会自动置为“1”，而中断寄存器中的AIAR1的8位中也会被自动写入0xB7。此时就可以通过读取接收挂起中断寄存器以及中断地址寄存器中的值来判断是否收到了新数据，从而再进行下一步的读取数据操作。以利用接收挂起中断寄存器为例，其软件程序流程图如图5所示。

图5 示例软件程序流程图

3 结束语

本文在ARINC429总线的数据传输环境中，设计了基于HI3210协议芯片的ARINC429总线接收数据监测应用，此应用的实现主要是通过配置HI3210协议芯片内部的寄存器，使得协议芯片在接收到新数据时产生相应的接收中断。通过读取接收挂起中断寄存器以及中断地址寄存器中的值可以判断是否有新数据接收，从而再进行相应的读操作。此方法的应用可以相应减少数据读取操作的执行次数，避免读取函数的过度调用，减少程序的执行时间及冗余程度，做到了节约系统资源，提升数据通信系统时效性的作用，为航空电子领域机载设备综合性能的提升提供了新的支持。