电子部件维修中嵌入式系统的应用

1. 1.      嵌入式测试系统组成

1. 2.      硬件延时

硬件延时往往用于产生固定时间的电源中断，中断时间一般为毫秒级，由于时间太短采用通用的秒表等设备无法实现，而采用555定时器等专用设备实现时精度较差，且一般情况下一个定时器仅实现固定时间的延迟，当需要不同时间延时就需要另建定时器系统，这就造成了成本的增加和浪费。

单片机——最早的嵌入式系统实现方法之一，可精确实现毫秒级的定时，且定时时间可编程，实现方法简单，一个单片机最小系统可用于不同部件的电源中断测试，大大节约了测试成本。

1. 3.      数据通讯控制

飞机电子部件中经常使用的数据通讯总线包括ARINC429、RS232/422/485、CAN总线等。

1）  ARINC429数据通讯控制

ARINC429是民航飞机中使用的最广泛的通讯协议之一，也是部件测试中经常用到的通讯总线之一。一般情况下，部品仅接收或发送固定件号的429数据，这时使用通用的429收发设备就能实现数据的接收和发送。而某些情况下，部品的测试设备需要与被测部件进行数据交互，测试设备往往需要按规定的时序发送和接收数据，这时就必须采用专用的嵌入式系统进行数据通讯控制。

图1 嵌入式429通讯控制实现

图2 429数据通讯状态图

图1为嵌入式429通讯控制的实现框图，图2为某部品测试实现的数据通讯状态图。如图1所示，嵌入式系统由嵌入式处理器、显示设备、键盘及外围429收发电路组成。处理器完成测试数据的收发和处理，根据键盘输入信息或测试需要生成429发送数据，并通过429发送电路发送给部品，通过429接收电路接收部品信息进行相应处理后显示到显示设备上。

如图2所示，左侧为部品内部数据处理状态图，右侧为测试系统数据处理状态图。具体应用时，嵌入式系统首先接收一个数据字，然后检查接收到的数据字标号是否为“55”，如果不是则收集键盘信息，生成要发送的数据字。如果是则使用该数据，将数据进行显示或其他处理。每隔160ms，处理器通过429发送电路向部品发送生成的数据字。

2）  RS232/422/485数据通讯控制

RS232、RS422与RS485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS422由RS232发展而来，为改进RS232通信距离短、速率低的缺点，RS422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS422基础上制定了RS485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。

RS232/422/485通讯在民航飞机中的应用十分广泛，RS232一般用于部品维护端口，RS422/485则多用于部品控制。实际测试中可设计类似ARINC429嵌入式控制系统实现RS232/422/485通讯，而更普遍的做法是采用RS232/422/485通讯软件实现数据通讯。图3所示即为使用通讯软件通过通讯接口实现与部品数据的通讯，通讯软件使用的是工控机的硬件资源，其实际上是将工控机作为了嵌入式处理器，只是其功能更加强大，非一般简单嵌入式系统可比。

图3 RS232/422/485通讯实现

CAN总线的通讯比RS232/422/485数据通讯要复杂，其数据传输距离更远，在民航飞机上主要用于需要长距离通讯的部件，如防冰控制组件等。CAN总线的嵌入式实现方法与RS232/422/485类似，这里不再赘述。

1. 4.      自动测试控制

最新的部件维护手册中越来越倾向于采用自动测试方法进行部件测试，自动测试的特点是使用专用/通用设备、专用测试程序进行部品测试，测试形式可为单项测试也可为全部测试。自动测试可大大提高测试效率和准确性，减少人为因素的影响，从而可以降低维修周期、提高维修质量。故自动测试必将成为未来电子类部件维修的一大特点，相信在不久的将来，所有部件都会采用自动测试方法。

针对这种情况，维修单位要想进行某件号部件的维修，就必须购买或制作等价于部件CMM手册中推荐的自动测试设备和程序集。自动测试设备一般都非常昂贵，如当前比较流行的自动测试台EADS公司的ATEC系列，Aeroflex公司的IRIS 2000等，这两种测试设备的基本配置报价都超过了1000万人民币，且不同部件需要不同的适配器进行适配，适配器的价格也很昂贵。故合理的方法是自制适配器或自主开发自动测试设备，这首先需要足够多的测试实现信息，还需要专业的技术人员钻研和破解，从而由少积多，逐渐形成自己的自动测试设备。

这里讨论的嵌入式自动测试控制，主要针对未采用通用自动测试设备，而是针对该部件设计的专用测试设备的一种解决方案。这种情况在Honeywell、Panasonic及其他比较小的OEM厂商的手册中比较多见。这种手册一般给出了专用测试设备的面板图及测试程序界面，且在描述和操作章节给出了外部连接器引脚定义及通讯协议的详细说明。这样，根据引脚定义和信号的特点可以制作专用测试设备，根据通讯协议可以编写自动测试软件。

图4 嵌入式自动测试实现

图4给出了通用嵌入式自动测试实现方法。测试控制界面一般为可触摸式液晶屏，也可使用液晶屏加键盘实现，主要进行测试项目选择和测试过程控制等。专用测试设备为自制试验器，主要实现电源控制和系统关键信息配置、测试选择、手动参数测量等。嵌入式系统置于试验器内部，控制测试程序运行、数据处理和界面信息显示。对于比较大的系统测试，嵌入式系统可为工控机，测试界面可为显示器。在测试完成后，嵌入式系统可控制打印机打印测试结果，方便查看。

民航电子部件维修中嵌入式系统的应用是当前电子测试设备开发的一种趋势，通过加入嵌入式系统，可提高部件测试的准确性和可靠性，减少人为因素，提高测试效率和维修质量。