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基于CAN总线的航空电缆测试系统分布机研究


  来源: 21IC中国电子网 时间:2018-12-28 编辑:思杨
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针对航空电缆数量多,类型和结构复杂,电缆接头多样化等特点,提出一种基于CAN总线的分布式柔性电缆测试系统,详细介绍分布机中的关键模块基于CPLD的大规模矩阵开关板的设计方案,给出硬件实现方法和部分通信程序流程。该系统扩展方便,测试速度快,在以航空电缆为代表的复杂电缆测试中具有广泛的应用前景。


0 引言

航空电缆是飞机的神经系统,连接着飞机电气、航电、火控、操纵等各系统,为飞机各部件提供动力电源、控制信号和数据信息。受飞机机身空间的限制,电缆系统布线一般都集中于狭小的机壁内,飞机机壁内几乎遍布导线,因此航空电缆系统要求高可靠、高集成、高轻便;由于导线种类繁多,各类电源线、高低频信号线、数据线混杂在一起,长度可达数百公里,电气环境十分复杂,从而使其潜在故障增多,许多空难事故和飞行器故障都直接或间接与电缆系统故障有关,因此,航空电缆的“健康”是飞机安全运行的重要保障,电缆安全问题尤为重要。但是国内对于航空全机电缆测试技术的研发比较欠缺,远落后于国外已处于常规应用的现状。

根据飞机全机电缆分布距离长(近百米)、点数多(3万点以上)的测试要求,本文提出一种基于CAN总线的分布式柔性电缆测试系统。该系统具有测试点数可扩展性、基于电缆智能识别的测试柔性、分布式测试端多点激励性等优点,可满足大客、大运等飞机总装和维修部门的检测需求。


1 基于CAN总线的测试系统结构

CAN总线是一种有效支持分布式控制的串行通信总线,结构简单,可靠性和数据传输速率高,网络内的结点个数在理论上不受限制,各节点之间可以实现自由通信。



图1所示为基于CAN总线的分布式电缆测试系统,由主机、CAN总线适配卡,CAN总线和分布机组成。


主机根据数据库的电缆连接信息和接插件信息生成测试程序,发布信息并监控各个分布机的工作情况、通过测试软件提供人机交互的界面。主机构成原理图如图2所示。主机通过CAN总线适配卡与CAN总线通讯,CAN总线适配卡采用RS 232-CAN接口,由MAX232电平转换芯片、AT 89S52单片机、CAN总线控制芯片SJA1000和收发器TJA1050等组成。SJA1000是一款独立的控制器,用于汽车和一般工业环境中的控制器局域网络。TJA1050是CAN协议控制器和物理总线之间的接口,是一种标准的高速CAN收发器,可以为总线提供差动发送功能。总线适配卡的基本工作原理是:主机通过RS 232将数据发送至单片机,由单片机按照特定的CAN应用协议通过CAN总线控制器SJA1000和CAN发送器TJA1050转发到CAN总线。分布机通过CAN总线实现分布机与主机以及分布机与分布机之间的通信,完成电缆的通断、电阻、绝缘耐压以及电容测试和故障定位等功能,在主机的统一调配下可进行电缆自动识别和非冗余多点激励测试,从而提高测试速度。




2 分布机的硬件结构

该系统以模块化设计为基础,每个分布机都具有相同的转接接插件和测试功能,由于系统设计了电缆特征自动识别电路,并建立了相应的数据信息,可以实现转接电缆盲插功能,所以可满足大距离分布测点的分布机互换性。分布机的硬件结构如图3所示。




它由ARM微控制器模块、CPLD模块、继电器矩阵开关模块和测试模块构成。每个分布机的测试点容量为3 000点,测试点选择电路由复杂可编程器件(CPLD)控制的大规模继电器矩阵开关组成,可以在同一时间实现多路通道之间的电缆检测。

关键词:电缆测试系统 分布机 CPLD    浏览量:3797

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