基于DSP的航空电子通信系统

发布时间: 2022-10-30 17:35:03 来源：网友投稿

摘要

随着人类探索领域的不断扩大，对于空间的拓展能力也不断增强。当前，无论是海域还是大气层，人类的发现都已经相对较为成熟。航空航天事业作为人类领域探索的产物，也得到了进一步发展。对于电子通信系统综合性能的要求不断提高。然而，传统的电子通信系统具有较多的缺陷，从而使得其稳定可靠等性能的保证缺乏，这就使得航空航天事业的发展受阻，另外，当前航空电子通信系统难以提供对应的通信通道，自然也就无法保证通信信号的质量。因此，在近年来的发展中，人们一直在对其电子通信系统加以研究。DSP技术的存在，能够为信号的稳定运行提供一个更加可靠的保证，同时，还具有特殊的通道。因此，成为当前航天电子通信系统建设的重要依据。本文在DSP的基础上，对航空电子通信系统的设计加以分析，主要从总体设计、硬件设计和软件设计三个方面着手，并对其调试方法加以复分析，希望能够为我国航空电子通信系统的发展提供一定的参考，进而推动我国航天事业的进一步发展。

【关键词】DSP 航空电子通信系统设计研究

通信系统让作为航空事业发展的必要基础设施，其质量的高低对于航空工作质量以及航空领域的长期发展都具有较强的影响力。而随着航空事业的发展，也间接使得其对科学技术水平要求更高。因此，电子通信系统必要做出对应的调整，才能有效地推动航空事业的整体发展。DSP即数字信号技术，是随着科学发展所产生的一种新型技术，其对于信号的接受以及处理，有着较好的效果。当前，已经逐步出现在人们的生产与生活之中。基于DSP所创建的航空电子通信系统，能够有效地保障其信号的可靠性与稳定性，同时，还会为信号提供一个新的通道，使得其整体性能得到保障。然而，由于我国航空事业发展有限，新型技术的使用还不能达到对应的熟练度。目前，DSP应用下，创建航空电子通信系统还不能对其的整体设计以及后续效果加以保障。故而，需要针对该条件下的电子通信系统加以研究，并且就其各个设计方面进行调整，希望能够使得其达到对应的使用效果，推动航空事业的持续发展。

1 DSP的内涵

DSP，英文全称为Digital Singnal Processing ，即数字信号处理，是面向电子信息学科的专业基础课程。简单来说，数字信号处理也就是使用数值计算的方式来对信号进行加工的理论与技术。在日常使用中，是将其作为一项实际存在的基础，将事物的运动变化，都转化为对应的数字，使用计算的方式，从中提取对应的消息，并对这些信息加以运用，实现人类生产发展中的某个运用活动。目前，已经有对应的处理芯片，也就是数字信号处理器，一般来说，这是集成计算机所特有的一种芯片，相对较小。其实际运用，也就是该芯片的工作过程。相对传统的信号传输来说，该种技术的信号获取与分析能力更强，稳定性较高，能够在较短的时间内，对信息进行准确的处理。因此，目前很多领域都将其运用于自身的通信系统之中。航空电子通信系統对于信号的稳定性与可靠性要求更高，尤其是在当前社会发展的背景下，人们对于航空领域的认知不断深化，对其应用也相对扩展。保证航空领域发展的稳定性与应用的安全性，成为当前航空领域的主要目标。自然，对其电子通信系统的要求也达到了一个相对的高度。航空电子通信系统要求提高，DSP技术的信号处理优势不断突出，这就使得航空电子通信对其运用的重视提高，对应的通信系统建设，成为当前的主要方向。

2 航空电子通信系统的总体设计

基于DSP的航空电子通信系统，一般来说，其主要结构为：软件、硬件、调试。

2.1 软件也就是整个系统的核心部分

其对系统中的所有程序都会产生一个控制作用，通常来说，软件发出命令后，硬件就会按照其之前的设定，去执行这个命令，从而使得整个系统运行正常化。在实际的运行中，硬件本身没有生命，而软件则是赋予其生命的重要内容。可以说，软件是硬件适应外部环境的重要保障。

2.2 硬件是整个系统的物理基础

在可科学技术不断先进化的今天，人们越来越追求软件所能够赋予硬件的内容。然而，在软件不断的发展下，硬件必须要具有一定的发展，才能使得两者契合。从某种程度上来说，软件是硬件的的核心，而硬件则是软件的必要基础。如果没有硬件或者硬件的性能缺乏，那么将无法满足系统运行的必然要求。而如果是航空电子通信系统中的硬件仍旧没有进行更新，其软件的发展也不过是空谈。可以说，软件必须要配合对应的硬件，才能实现其操作效果，达到对应的性能高度。

2.3 系统调试部分是保证软件与硬件可靠运行的重要保障

对于DSP技术的使用来说，其主要针对系统架构设计中应该具备的简单、灵活等特征，从而在软件、硬件都没有瑕疵的基础上，来使得其信号的处理更加有效化。然而，DSP技术本身就是近年出现的一种新型技术，将其运用在航空电子信息系统上，也当是属于一个整体的进步，还没有对应的经验。因此，对于DSP背景下，所设计出来的航空电子通信系统，其性能的好坏，运行的实际，都没有人可以加以保障。系统调试的存在，就是为了针对其中的不足，来进行必然的调整，从而使得其更加符合运行的原理，保证航空电子系统运行的稳定性与可靠性。

3 基于DSP的航空电子通信系统的硬件设计

硬件作为电子通信系统运作的基础，其设计的合理性直接影响软件的性能实现。尤其是在科学技术不断发展的今天，各种硬件的精致性与准确性不断深化，从而使得其实用性更强。而在DSP的引导下，航空电子通信系统硬件的要求也就更高。笔者认为，其硬件的设计需要注意如下几个部分：

3.1 控制模块设计

控制模块是整个DSP航空电子通信系统的核心，一般来说，是由DSP芯片与周围功能单元所组成。DSP芯片一般是选用的低功耗、功能性能较好的TMS320系列的TMS320LF2407A，并且配合周围的功能单元，从而实现控制机载总线数据通信、存储以及处理的子系统。其基本结构如图1。

从图1可以看出，其整个是以中心向四周扩散的模式存在。也就是说，其控制模版联合了周围的功能单元。而且，直接对周围功能单元进行负责。一旦其发出任何指令，周围的功能单元都会在第一时间来对其进行实现。并且，在实现之后，会存在一个反馈，让中心能够对其进行准确的状况了解，实现其控制功能。

3.2 上位机与下位机的通信模块设计

在该处，可以使用RAM技术，从而使得双CPU之间的通信得到保障。一般来说，普通的系统中只会存在一个CPU，从而对系统进行总控制。然而，航空电子通信系统的复杂性较强，其面临的问题较多。在实践中，其可能会存在天空、地面两者的沟通。因此，其必须要保证CPU的运行。而为了使得其运行更加符合自身的状况，双CPU成为其主要的控制模式。采用对应的技术，从而使得两个CPU的信息可以共享，实现数据的交换，从而使得其访问的便捷性更强，在信息的提取上，也可以更加准确。

3.3 ARINC429总线通信模块设计

通信模块的存在，是为了保证各个部分的信息能够得到准确的传输。一般来说，ARINC429总线通信模块主要由两个部分组成，即接收器与发送器。接收器负责信息的采集与过滤，而发送器则负责将其信息加以传递，从而使得其信息的运用更加便捷化。在电子通信的过程中，其应该表述为：将接收数据串并转化，从而完成其数据发送的并串转换，在某些状况下，也可以及时的对其通信加以阻隔，从而使得通信质量得以保证。可以说，总线通信模块实际上是对通信质量的保障，也是对通信传输度的控制模块。

3.4 LON WORKS数据通信模块设计

在LON WORKS通信模块的设计中，一般选择FT3150智能收发器为主要控制器，从而完成各个采集模块数据采集的同步，并且，还添加了传送采集数据等多种功能。为了保证该模块功能，实现应用的广泛性，当前还对该模块与PC机的串行接口加以延伸，这样就可以使得LON WORKS模块中所采集到的数据，可直接发送到上位机。在传统的电子通信系统中，其获取到的信息一般都是需要经过处理，然后经特殊的通道传送。在这个传输的过程中，可能会使得信息丢失或者不不准确。这就给传输带来了较大的困难。而其直接传输的渠道存在，就可以有效地保证传输质量。其基本结构图如图2。

4 基于DSP的航空电子通信系统软件设计

4.1 设计要求

在硬件设计完成之后，为了使得硬件能够发挥其作用，必须要对其软件加以设计。在这个设计的过程中，必须要保证系统软件具有一定的实时性、可靠性与可维护性等基本特点。

4.1.1 基于DSP的航空电子通信系统需要具有良好的时效性

也就是说，系统的处理器需要在较短的时间内，完成一系列的软件处理工作。例如，在其接收到对应信号后，快速对信号进行分析与处理，并且做出逻辑判断，然后输出对应的控制信号，完成正确的动作。在这个过程中，如果存在延误，则可能会使得整个系统的进度受到影响，影响系统的性能实现。

4.1.2 基于DSP的航空电子通信系统需要具备一定的可靠性

这主要是针对系统发生故障而言，一般来说，系统故障会产生一定的问题，在这种状况下，必须要采取一定的措施，来对其进行紧急处理。

4.1.3 基于DSP的航空电子通信系统必须要具备可维护性

一般来说，可维护性也就是说，在其设备软件和硬件存在某种问题时，能够通过简单调控等，达到对应的效果，或者存在故障，能够以维护的方式使之恢复到之前的状况。本身航空电子通信设备都是相对精密的设备，其结构与功能决定了是否能够达到对应的效果。在该种状况下，很难一次性的就能使得整个系统协调化。因此，必须要采取一定的措施，使得整个系统运作效果更好。某些设备的可维护能力较低，其在维护的同时，就会使得设备的性能受到影响，进而降低了使用质量。因此，必须要求设备的可维护性。

4.2 软件的模块划分

在軟件设计中，需要将其模块化，从而保证每个模块的设计合理性与适用性，才能间接的保证系统整体软件的有效性。通常来说，软件设计主要包涵：上位机软件设计与下位机软件设计。上位机软件设计主要是为了实现各种相关数据的有效管理，并且实现系统的智能纠错。而下位机软件设计则是执行软件，保证系统指令实施的确切性。而上位机的模块又包涵了四个：系统的初始化模块、通讯模块、控制模块和数据处理模块。

5 基于DSP的航空电子通信系统的调试方案设计

无论是经过多少人或者有多么精密的设备作为基础，其设计出来的系统都会存在一定的瑕疵。而调试的存在，则为系统的运行提供了一定的保障。由于DSP系统本身相对复杂，而适用于电子通信系统后，两者的复杂性有所切合，就会使得整个系统的复杂程度更甚。在系统调试时，需要以系统的基本要求为主，确保调试的全面性。一般来说，系统调试主要包括8个方面：电路板裸板检测、焊接装配器件、通电前检测、电源输出检查、时钟电路测试、DSP 工作状态检查、RAM 读写测试以及上位机与下位机联机测试。每一个方面调试工作都需要落实，才能够保证系统整个性能的良好。同时，在调试之前，需要对软件硬件等进行多次确认，需要保证其不会影响调试的效果。

调试并不是单纯的包涵调控的内容，对于系统的维护也是有所包涵的。一般来说，系统调试是指系统正式投入使用之前，所需要进行的试行，并在整个试行过程中，去发现系统的不足，并且，对其进行一定的调整。而维护则是在系统运行中，对其进行定期或者不定期的检测与休整。在笔者看来维护也应该是调试的一个部分。也就是使用后调试。在使用过程中，人们对于系统的了解程度不断加强。而对于系统也会存在一定的新构思。因此，在维护的同时对其进行一定的调试，也十分必要。通常来说，维护也指定期维护与临时维护。定期维护是在规定的时间中，对系统进行检测与调整。而临时维护则是需要在发生故障的背景下进行。另外，调试并不是单纯的指整个系统。也可以是系统中的某个部分。因此，调试方案的设计需要具有针对性。

6 结束语

DSP是社会不断发展下，所出现的一种新型信号处理技术。社会各界对于其的使用都具有一定的尝试性，航空领域也是一样。传统的航空领域信号传输质量难以得到保障，其传输处理效率缺乏，从而使得该领域的发展受到了严重的制约。面对该种状况，必须要对其通信系统进行必要的创新，使之符合社会发展的需求。然而，由于技术本身相对运用难度较大，使用经验缺乏。实践中，航空电子通信系统运用DSP技术加以创建，必然会存在一定的问题。这就需要人们加强对其的研究，从软件、硬件两个方面的设计着手，保证其设计出来的适应度与精密度较强。另外，为了保障其正式投入使用后的效果。还需要在使用之前，进行对应的系统调试。在反复调试中发现问题，解决问题。除此之外，维护也具有一定的必要性。本文从多个方面论述了基于DSP的航空电子通信系统设计时，需要注意的问题，从而对系统兼容性与通用性的保证，提供了一定的可能性。并且，还赋予了一定的扩展能力，希望能够为我國航空事业的发展提供参考。

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