基于嵌入式技术的通用模拟训练系统研究及应用.pdf
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1、2024年2 月第44卷第1期文章编号:10 0 0-7 2 0 2(2 0 2 4)0 1-0 0 8 3-0 5宇航计测技术Journal of Astronautic Metrology and MeasurementFeb.2024Vol.44No.1D0I:10.12060/j.issn.1000-7202.2024.01.14基于嵌入式技术的通用模拟训练系统研究及应用胡错冰,高远,刘冬雪(海装驻北京地区第二军事代表室,北京10 0 0 3 9)摘要:针对多种飞行器模拟训练、发控设备检验和测试需求,介绍了一种基于嵌人式技术的通用飞行器模拟训练系统。模拟训练系统通过识别飞行器型号信息,
2、加载相应软件,实时采集外部供电、转电控制等信息并根据通讯协议解析命令执行相应动作。同时,模拟系统可根据程序设置的检测项目实施机内自检功能。模拟系统灵活性高、应用对象广泛,为飞行器的模拟和训练提供了一种通用的硬件平台,有效提升了飞行器功能模拟的覆盖性、缩短了模拟装置的研制周期。关键词:嵌人式;模拟系统;通用化;通信模块中图分类号:TP23文献标识码:ADesign of General Simulation Training System Based onEmbedded TechnologyHU Kaibing,GAO Yuan,LIU Dongxue(The Second Military
3、Representative Office of Naval Outfit in Beijing,Beijing 100039,China)Abstract:In order to meet the requirements of simulation training and testing of transmission equipment,a generalaircraft simulation training system based on embedded technology is proposed.The simulation system can identify aircr
4、aftmodel information,load the corresponding software,collect control information such as external power supply and powertransfer control,and then execute the cooperation according to the communication protocol analysis.Meanwhile,thesimulation system has self-test function through the test items set
5、by the program.The simulation training system has highflexibility and adaptability,which provides a general hardware platform.The system can effectively improve the coverage ofthe aircraft simulation function and shorten the development time.Keywords:Embedded technology;Simulating system;Commonality
6、;Communication module0 引 言飞行器发射前需进行系统联调、匹配试验、对接测试、接口测试、性能测试等调试、验证环节,为避免测试时对飞行器造成损害、对其寿命造成不良影响,在测试系统中使用飞行器模拟系统代替飞行收稿日期:2 0 2 3-10-10;修回日期:2 0 2 4-0 1-3 1作者简介:胡错冰(19 7 0-),男,高级工程师,学士,主要研究方向:装备保障技术及质量管理。84器,模拟飞行器对地面发控系统的输人、输出、通信等电气接口,在飞行器发射前完成对发射控制系统的软硬件接口检测、功能验证、人员训练等。随着飞行器的发展和技术更迭,在原有系列产品基础上衍生出多种类型的飞
7、行器产品,针对不同系列的型号产品,需要各自配备能满足测试、训练要求的飞行器模拟装置,模拟装置通用性低、重复性投入多、研制周期长的问题日益凸显。随着电子技术、网络技术与计算机技术的快速发展,嵌人式技术以其自身的强时效性、低功耗、高专用性等优势成为现代科技发展中的一个关键技术,目前已广泛应用于军用领域、工业领域和通信领域。基于嵌人式技术的通用飞行器模拟系统设计方法,模拟飞行器电气电路、通信及工作状态,可适配多种类型的飞行器。由于嵌人式系统可编程的特点2 ,使模拟系统具有更好的灵活性、可扩展性和通用性。1通用模拟训练系统概述通用模拟训练系统采用DSP+CPLD嵌入式架构,充分利用DSP 和 CPLD
8、丰富的IO资源和编程资源,为模拟系统的通用性提供资源保证。模拟训练系统的硬件平台资源可覆盖当前各型飞行器模拟系统功能需求,输人、输出信号通道设计均有余量。针对不同测试需求,仅需根据实际情况调整软件中输入、输出信号通道数,选择通信接口类型,即可满足测试所需的资源。模拟训练系统硬件主要由信号调理模块、计算机控制模块和通信模块组成,实现输入控制信号检测、模拟状态信号输出、模拟弹地通信等飞行器模拟功能2 。通用模拟训练系统设计框图如图1所示。计算机控制模块通过自动读取飞行器类型信息,完成控制信息采集、状态信号输出功能以及数据存储功能。信号调理模块实现输入信号的隔离和输出信号的变换。通信模块实现多种类、
9、多通道通讯接口,以便满足不同型号飞行器产品模拟的需求,与计算机控制模块之间通过SPI总线进行信息交互,通信模块功能相对独立,通过更换具有不同通信接口的模块即可与更多的飞行器类型相适配,具有良好的可扩展性。宇航计测技术10控制模块存储器控制模块通讯控制模块DSP计算机控制模块通信模块图1通用模拟训练系统设计框图Fig.1 Block diagram of general simulation training system根据模拟训练系统选用的硬件平台,可实现的电气功能指标总结如表1所示。表1电气功能指标Tab.1Electrical function index序号信号功能1检测飞行器类型模拟
10、点火、点爆等2输人34路脉冲信号检测3模拟外部状态输人输人88路开关量6 4路;通4模拟工作状态输出输出断量6 4路2路异步42 2,2 路5模拟通讯2系统硬件设计2.1计算机控制模块设计计算机控制模块以DSP为控制核心,DSP芯片及其外围电路组成CPU控制单元,根据类型设置信息确定输出电压的通道数量和输入信号检测通道数量,完成信息处理、程序及数据存储等功能。DSP通过总线连接CPLD扩展IO,CPLD解析DSP的指令后相应的GPIO动作实现输入IO检测和输出IO2024年信号状态信扩展10调理号、控CPLD模块制信号SRAMFLASH存储器信号方向输人24种双向1553B,2路CAN类型信息
11、外部通信接口信号说明第1期控制。DSP和 CPLD的调试JTAG接口引出到模拟训练系统的对外连接器上,方便实时调试和程序升级。DSP外扩SRAM和 FLASH,进行程序存储和数据存储。计算机控制模块通过串行外设接口SPI控制与通信模块之间的数据交互。按照类型设置信息,模拟对应型号飞行器的自检通信、飞行器测试等通信功能的模拟。计算机控制模块组成如图2 所示。电源芯片(为DSP、FPG A 供电)DSPCPLD10控制信号Fig.2Block diagram of computer control moduleDSP采用TI 公司的 TMS320 系列处理器,该芯片利用改进的哈佛总线结构与多流水线
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