一種多通道ARINC429總線收發容錯方法的研究

3．4 校驗
校驗主要包括奇偶校驗和字校驗。奇偶校驗主要是將所有數據逐位異或，再根據校驗方式將異或結果和校驗位相比較。
由于ARINC429總線的時鐘、數據和字同步信息都由兩個差分的信號線來表達，當出現干擾時會使時鐘混亂，而字校驗則是校驗傳輸中是否有干擾，使傳輸的數據混亂。

如圖6所示，在busa的數據周期出現了干擾信號，導致通過busa運算得到的時鐘clk_429也出現了錯誤，在錯誤處插入了一位數據，并使后面的數據全部移位。而這種情況，有可能無法被奇偶校驗檢驗出來，則需要通過位檢驗來檢驗出來。
位校驗是通過校驗一個周期的時間是否正確，來判斷是否出現干擾信號。位校驗信號onebit在接收模塊空閑時置0，當busa或busb上升沿到來時取反，并計數其為1時的時間。表2中列出了1位周期的計數值，考慮到傳輸誤差，當計數值滿足條件：cnt_one∈|x|7≤x≤9或63≤x ≤65}時，傳輸無誤，反之則視為錯誤數據，將位錯誤標志位wrongbit置1，在接收完成后將此數據舍掉。

4 倍頻容錯的自適應速率接收方法
在前面提出的數據接收方法中，如遇到干擾信號，經位檢測檢測到后，則把該數據舍去。雖然保證了數據傳輸的正確性，但無法保證數據的有效傳輸，需要多次反復傳輸，來確保把所需傳輸的數據都傳輸到接收方。干擾信號無處不在，無法在根本杜絕，但是卻可以通過算法來修正錯誤的數據。
這里使用的容錯數據接收方法，電平轉換電路、端口定義和狀態轉換都與以上的方法相同，但不采用ARINC429總線提供的時鐘采集數據，而是對ARINC429總線的兩根信號線分別進行8倍頻的采樣。通過檢測中前4次時鐘周期的平均值來計算出數據的傳輸速率，對后面的數據選擇相應的接收頻率來接收。對于每一根信號線，當每一位采樣得到的數據不一致時，即由于干擾導致產生波動時，采用投票的方式表決；
再將兩根信號線的信息進行綜合比對，糾正錯誤信號；如還有錯誤位，且只有1位錯誤，則運用校驗位信息計算出該錯誤位的實際信息，否則才舍掉此數據。
4．1 傳輸速率自動識別
普通的ARINC429接收模塊設計中沒有檢測傳輸速率，是因為無需通過傳輸速率來識別數據傳輸結束時的四位時鐘周期。而本文所介紹的方法，則需通過速率來選擇采樣頻率。當傳輸速率為100 Kb／s時，用800 kHz的時鐘采樣；當傳輸速率為12．5 Kb／s時，為使時鐘統一采用800 kHz的時鐘，但用計數器計數，計數值為8才采樣一次，以實現100 kHz采樣。
在接收模塊處于接收狀態時，累加前4個周期時鐘周期，即busa和busb均為0的周期的計數值，然后將此累加和除以4，即右移2位，從而計算出了前4個時鐘周期的平均值，并據此計算出速率。因此，在前4個周期，用800 kHz的時鐘采樣。計算出傳送速率后，若為12．5Kb／s，則切換為100 kHz采樣時鐘。
4．2 采樣數據處理
采用8倍頻對信號進行采樣，這樣對每一位而言，前半個周期的數據采樣了4次，后半個周期的歸零時鐘也采樣了4次。將對數據采樣4次得到的4個數據進行對比，若4個數據一致，則傳輸無錯誤；若4個數據有3個一樣，則采用投票的方式，采信3個一樣的數據；若兩個數據為0，而另兩個數據為1，則無法判斷此位數據的值，記為錯誤位。
由于ARINC429總線采用差分方式傳輸，即同時接收到兩組數據?？赏瑫r對這兩組數據做位檢測，并對其進行綜合判斷。
若經位檢測，測得A線為1，B線為z，則B線實際為0，即邏輯“1”；因為A線為1時，B線只能為0，來表達邏輯“1”，A、B線均為1的情況不存在。同理，測得A線為z，B線為1，則A線實際為0，即邏輯“0”。然而，若A或B線中，一個為0，另一個為z，則無法判斷其值；因為A、B線同時為0的情況存在，表示的是時鐘，只能將其記為錯誤位，如表3所示。

由于在采樣時，既得到了數據，也得到了時鐘，所以在對A、B線進行綜合判斷之后，需將時鐘信息去除掉，即將A、B線均為0的為去掉。然后判斷所得數據是否有錯誤位(z)，以及錯誤位的數量。若錯誤位只有一位，則可通過其他位和奇偶校驗位，推算出該位的實際信息；若錯誤位不止一位，則無法推算出實際信息，只能將此數據字舍掉；若無錯誤位，則進行奇偶校驗。通過PC端軟件控制ARINC429板卡，進行多個通道的收發測試，如圖7所示。

5 結語
實驗證明，使用本文論述的方法能夠自動識別傳輸ARINC429總線速率，在多通道通信過程中，充分發揮了SoPC系統實時性和并行數據處理的優勢，在民用航空電子設備的設計和研究中能夠可靠地進行數據傳輸，降低航空電子行業在測試設備方面的成本投入。