基于CAN總線的A320模擬器硬件仿真方案研究

根據國家建設民航強國的需要，國內對飛機模擬機的需求不斷增大，但目前國內模擬機研制規模不能滿足日益增長的市場需求，若引進國外模擬機，則不僅成本高昂，且不利于技術掌握，因此擴大模擬機自主研發規模成為必然趨勢。考慮到各種機型的駕駛艙功能的共性，即系統模塊多、通信頻繁、結構復雜而導致模塊間布線繁雜，以及由此產生的干擾等問題，提出一種駕駛艙硬件仿真方案，該方案可以滿足駕駛艙各模塊間穩定通信，且簡化布線。

1 方案確立
駕駛艙仿真主要以報文的形式承載各系統模塊的操作信息，通過上位機完成邏輯運算，實現駕駛艙功能仿真。駕駛艙仿真設計的原則是穩定，即整個駕駛艙網絡應具備一定的容錯能力，在數據傳輸過程中若產生沖突競爭，則應有一種機制解決沖突，且不丟失數據，而CAN(Co-ntroller Area Network)是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡，具有突出的可靠性、實時性和靈活性，基于此選取CAN總線作為整個駕駛艙網絡通信方案。由于飛機駕駛艙結構復雜、功能繁多，所以需對駕駛艙進行功能模塊劃分，各模塊間通過CAN總線進行通信，以下即從系統總體設計、CAN節點通信接口硬件設計和數據傳輸軟件設計3個方面詳細闡述該方案。

2 系統總體設計
飛機駕駛艙中的顯示部分主要有電子飛行儀表系統(Electronic Flight Instrument System，EFIS)，飛機電子中央監控(Electronic Centralized Aircraft Monito-ring，ECAM)，分別由3臺觸摸屏顯示器顯示，其顯示邏輯統一由上位機控制。操作部分有頂版、中央操縱
臺、遮光板，側桿，這4部分全部由硬件實現，基于區域劃分的原則將其進行模塊劃分，每二模塊為一節點。整體架構如圖1所示。

由于各節點間存在邏輯控制關系，所以采用多主方式通信，CAN總線網絡上任一節點均可作為主節點向其他節點發送數據。上位機作為其中一個節點，通過CAN總線智能適配卡與網絡上的各節點進行通信，負責主要的邏輯運算和駕駛艙顯示功能的控制，其他節點不僅完成操作動作的采集，還根據邏輯要求互相控制。