摘 要
隨著(zhù)人類(lèi)探索領(lǐng)域的不斷擴大，對于空間的拓展能力也不斷增強。當前，無(wú)論是海域還是大氣層，人類(lèi)的發(fā)現都已經(jīng)相對較為成熟。航空航天事業(yè)作為人類(lèi)領(lǐng)域探索的產(chǎn)物，也得到了進(jìn)一步發(fā)展。對于電子通信系統綜合性能的要求不斷提高。然而，傳統的電子通信系統具有較多的缺陷，從而使得其穩定可靠等性能的保證缺乏，這就使得航空航天事業(yè)的發(fā)展受阻，另外，當前航空電子通信系統難以提供對應的通信通道，自然也就無(wú)法保證通信信號的質(zhì)量。因此，在近年來(lái)的發(fā)展中，人們一直在對其電子通信系統加以研究。DSP技術(shù)的存在，能夠為信號的穩定運行提供一個(gè)更加可靠的保證，同時(shí)，還具有特殊的通道。因此，成為當前航天電子通信系統建設的重要依據。本文在DSP的基礎上，對航空電子通信系統的設計加以分析，主要從總體設計、硬件設計和軟件設計三個(gè)方面著(zhù)手，并對其調試方法加以復分析，希望能夠為我國航空電子通信系統的發(fā)展提供一定的參考，進(jìn)而推動(dòng)我國航天事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】DSP 航空 電子通信系統 設計研究
通信系統讓作為航空事業(yè)發(fā)展的必要基礎設施，其質(zhì)量的高低對于航空工作質(zhì)量以及航空領(lǐng)域的長(cháng)期發(fā)展都具有較強的影響力。而隨著(zhù)航空事業(yè)的發(fā)展，也間接使得其對科學(xué)技術(shù)水平要求更高。因此，電子通信系統必要做出對應的調整，才能有效地推動(dòng)航空事業(yè)的整體發(fā)展。DSP即數字信號技術(shù)，是隨著(zhù)科學(xué)發(fā)展所產(chǎn)生的一種新型技術(shù)，其對于信號的接受以及處理，有著(zhù)較好的效果。當前，已經(jīng)逐步出現在人們的生產(chǎn)與生活之中?；贒SP所創(chuàng )建的航空電子通信系統，能夠有效地保障其信號的可靠性與穩定性，同時(shí)，還會(huì )為信號提供一個(gè)新的通道，使得其整體性能得到保障。然而，由于我國航空事業(yè)發(fā)展有限，新型技術(shù)的使用還不能達到對應的熟練度。目前，DSP應用下，創(chuàng )建航空電子通信系統還不能對其的整體設計以及后續效果加以保障。故而，需要針對該條件下的電子通信系統加以研究，并且就其各個(gè)設計方面進(jìn)行調整，希望能夠使得其達到對應的使用效果，推動(dòng)航空事業(yè)的持續發(fā)展。
1 DSP的內涵
DSP，英文全稱(chēng)為Digital Singnal Processing ，即數字信號處理，是面向電子信息學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎課程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，數字信號處理也就是使用數值計算的方式來(lái)對信號進(jìn)行加工的理論與技術(shù)。在日常使用中，是將其作為一項實(shí)際存在的基礎，將事物的運動(dòng)變化，都轉化為對應的數字，使用計算的方式，從中提取對應的消息，并對這些信息加以運用，實(shí)現人類(lèi)生產(chǎn)發(fā)展中的某個(gè)運用活動(dòng)。目前，已經(jīng)有對應的處理芯片，也就是數字信號處理器，一般來(lái)說(shuō)，這是集成計算機所特有的一種芯片，相對較小。其實(shí)際運用，也就是該芯片的工作過(guò)程。相對傳統的信號傳輸來(lái)說(shuō)，該種技術(shù)的信號獲取與分析能力更強，穩定性較高，能夠在較短的時(shí)間內，對信息進(jìn)行準確的處理。因此，目前很多領(lǐng)域都將其運用于自身的通信系統之中。航空電子通信系統對于信號的穩定性與可靠性要求更高，尤其是在當前社會(huì )發(fā)展的背景下，人們對于航空領(lǐng)域的認知不斷深化，對其應用也相對擴展。保證航空領(lǐng)域發(fā)展的穩定性與應用的安全性，成為當前航空領(lǐng)域的主要目標。自然，對其電子通信系統的要求也達到了一個(gè)相對的高度。航空電子通信系統要求提高，DSP技術(shù)的信號處理優(yōu)勢不斷突出，這就使得航空電子通信對其運用的重視提高，對應的通信系統建設，成為當前的主要方向。
2 航空電子通信系統的總體設計
基于DSP的航空電子通信系統，一般來(lái)說(shuō)，其主要結構為：軟件、硬件、調試。
2.1 軟件也就是整個(gè)系統的核心部分
其對系統中的所有程序都會(huì )產(chǎn)生一個(gè)控制作用，通常來(lái)說(shuō)，軟件發(fā)出命令后，硬件就會(huì )按照其之前的設定，去執行這個(gè)命令，從而使得整個(gè)系統運行正?；?。在實(shí)際的運行中，硬件本身沒(méi)有生命，而軟件則是賦予其生命的重要內容?？梢哉f(shuō)，軟件是硬件適應外部環(huán)境的重要保障。
2.2 硬件是整個(gè)系統的物理基礎
在可科學(xué)技術(shù)不斷先進(jìn)化的今天，人們越來(lái)越追求軟件所能夠賦予硬件的內容。然而，在軟件不斷的發(fā)展下，硬件必須要具有一定的發(fā)展，才能使得兩者契合。從某種程度上來(lái)說(shuō)，軟件是硬件的的核心，而硬件則是軟件的必要基礎。如果沒(méi)有硬件或者硬件的性能缺乏，那么將無(wú)法滿(mǎn)足系統運行的必然要求。而如果是航空電子通信系統中的硬件仍舊沒(méi)有進(jìn)行更新，其軟件的發(fā)展也不過(guò)是空談?？梢哉f(shuō)，軟件必須要配合對應的硬件，才能實(shí)現其操作效果，達到對應的性能高度。
2.3 系統調試部分是保證軟件與硬件可靠運行的重要保障
對于DSP技術(shù)的使用來(lái)說(shuō)，其主要針對系統架構設計中應該具備的簡(jiǎn)單、靈活等特征，從而在軟件、硬件都沒(méi)有瑕疵的基礎上，來(lái)使得其信號的處理更加有效化。然而，DSP技術(shù)本身就是近年出現的一種新型技術(shù)，將其運用在航空電子信息系統上，也當是屬于一個(gè)整體的進(jìn)步，還沒(méi)有對應的經(jīng)驗。因此，對于DSP背景下，所設計出來(lái)的航空電子通信系統，其性能的好壞，運行的實(shí)際，都沒(méi)有人可以加以保障。系統調試的存在，就是為了針對其中的不足，來(lái)進(jìn)行必然的調整，從而使得其更加符合運行的原理，保證航空電子系統運行的穩定性與可靠性。
3 基于DSP的航空電子通信系統的硬件設計
硬件作為電子通信系統運作的基礎，其設計的合理性直接影響軟件的性能實(shí)現。尤其是在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，各種硬件的精致性與準確性不斷深化，從而使得其實(shí)用性更強。而在DSP的引導下，航空電子通信系統硬件的要求也就更高。筆者認為，其硬件的設計需要注意如下幾個(gè)部分：
3.1 控制模塊設計
控制模塊是整個(gè)DSP航空電子通信系統的核心，一般來(lái)說(shuō)，是由DSP芯片與周?chē)δ軉卧M成。DSP芯片一般是選用的低功耗、功能性能較好的TMS320系列的TMS320LF2407A，并且配合周?chē)墓δ軉卧?，從而?shí)現控制機載總線(xiàn)數據通信、存儲以及處理的子系統。 其基本結構如圖1。
從圖1可以看出，其整個(gè)是以中心向四周擴散的模式存在。也就是說(shuō)，其控制模版聯(lián)合了周?chē)墓δ軉卧?。而且，直接對周?chē)δ軉卧M(jìn)行負責。一旦其發(fā)出任何指令，周?chē)墓δ軉卧紩?huì )在第一時(shí)間來(lái)對其進(jìn)行實(shí)現。并且，在實(shí)現之后，會(huì )存在一個(gè)反饋，讓中心能夠對其進(jìn)行準確的狀況了解，實(shí)現其控制功能。
3.2 上位機與下位機的通信模塊設計
在該處，可以使用RAM技術(shù)，從而使得雙CPU之間的通信得到保障。一般來(lái)說(shuō)，普通的系統中只會(huì )存在一個(gè)CPU，從而對系統進(jìn)行總控制。然而，航空電子通信系統的復雜性較強，其面臨的問(wèn)題較多。在實(shí)踐中，其可能會(huì )存在天空、地面兩者的溝通。因此，其必須要保證CPU的運行。而為了使得其運行更加符合自身的狀況，雙CPU成為其主要的控制模式。采用對應的技術(shù)，從而使得兩個(gè)CPU的信息可以共享，實(shí)現數據的交換，從而使得其訪(fǎng)問(wèn)的便捷性更強，在信息的提取上，也可以更加準確。
3.3 ARINC429總線(xiàn)通信模塊設計
通信模塊的存在，是為了保證各個(gè)部分的信息能夠得到準確的傳輸。一般來(lái)說(shuō)，ARINC429總線(xiàn)通信模塊主要由兩個(gè)部分組成，即接收器與發(fā)送器。接收器負責信息的采集與過(guò)濾，而發(fā)送器則負責將其信息加以傳遞，從而使得其信息的運用更加便捷化。在電子通信的過(guò)程中，其應該表述為：將接收數據串并轉化，從而完成其數據發(fā)送的并串轉換，在某些狀況下，也可以及時(shí)的對其通信加以阻隔，從而使得通信質(zhì)量得以保證?？梢哉f(shuō)，總線(xiàn)通信模塊實(shí)際上是對通信質(zhì)量的保障，也是對通信傳輸度的控制模塊。
3.4 LON WORKS數據通信模塊設計
在LON WORKS通信模塊的設計中，一般選擇FT3150智能收發(fā)器為主要控制器，從而完成各個(gè)采集模塊數據采集的同步，并且，還添加了傳送采集數據等多種功能。為了保證該模塊功能，實(shí)現應用的廣泛性，當前還對該模塊與PC機的串行接口加以延伸，這樣就可以使得LON WORKS模塊中所采集到的數據，可直接發(fā)送到上位機。在傳統的電子通信系統中，其獲取到的信息一般都是需要經(jīng)過(guò)處理，然后經(jīng)特殊的通道傳送。在這個(gè)傳輸的過(guò)程中，可能會(huì )使得信息丟失或者不不準確。這就給傳輸帶來(lái)了較大的困難。而其直接傳輸的渠道存在，就可以有效地保證傳輸質(zhì)量。其基本結構圖如圖2。
4 基于DSP的航空電子通信系統軟件設計
4.1 設計要求
在硬件設計完成之后，為了使得硬件能夠發(fā)揮其作用，必須要對其軟件加以設計。在這個(gè)設計的過(guò)程中，必須要保證系統軟件具有一定的實(shí)時(shí)性、可靠性與可維護性等基本特點(diǎn)。
4.1.1 基于DSP的航空電子通信系統需要具有良好的時(shí)效性
也就是說(shuō)，系統的處理器需要在較短的時(shí)間內，完成一系列的軟件處理工作。例如，在其接收到對應信號后，快速對信號進(jìn)行分析與處理，并且做出邏輯判斷，然后輸出對應的控制信號，完成正確的動(dòng)作。在這個(gè)過(guò)程中，如果存在延誤，則可能會(huì )使得整個(gè)系統的進(jìn)度受到影響，影響系統的性能實(shí)現。
4.1.2 基于DSP的航空電子通信系統需要具備一定的可靠性
這主要是針對系統發(fā)生故障而言，一般來(lái)說(shuō)，系統故障會(huì )產(chǎn)生一定的問(wèn)題，在這種狀況下，必須要采取一定的措施，來(lái)對其進(jìn)行緊急處理。
4.1.3 基于DSP的航空電子通信系統必須要具備可維護性
一般來(lái)說(shuō)，可維護性也就是說(shuō)，在其設備軟件和硬件存在某種問(wèn)題時(shí)，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單調控等，達到對應的效果，或者存在故障，能夠以維護的方式使之恢復到之前的狀況。本身航空電子通信設備都是相對精密的設備，其結構與功能決定了是否能夠達到對應的效果。在該種狀況下，很難一次性的就能使得整個(gè)系統協(xié)調化。因此，必須要采取一定的措施，使得整個(gè)系統運作效果更好。某些設備的可維護能力較低，其在維護的同時(shí)，就會(huì )使得設備的性能受到影響，進(jìn)而降低了使用質(zhì)量。因此，必須要求設備的可維護性。
4.2 軟件的模塊劃分
在軟件設計中，需要將其模塊化，從而保證每個(gè)模塊的設計合理性與適用性，才能間接的保證系統整體軟件的有效性。通常來(lái)說(shuō)，軟件設計主要包涵：上位機軟件設計與下位機軟件設計。上位機軟件設計主要是為了實(shí)現各種相關(guān)數據的有效管理，并且實(shí)現系統的智能糾錯。而下位機軟件設計則是執行軟件，保證系統指令實(shí)施的確切性。而上位機的模塊又包涵了四個(gè)：系統的初始化模塊、通訊模塊、控制模塊和數據處理模塊。
5 基于DSP的航空電子通信系統的調試方案設計
無(wú)論是經(jīng)過(guò)多少人或者有多么精密的設備作為基礎，其設計出來(lái)的系統都會(huì )存在一定的瑕疵。而調試的存在，則為系統的運行提供了一定的保障。由于DSP系統本身相對復雜，而適用于電子通信系統后，兩者的復雜性有所切合，就會(huì )使得整個(gè)系統的復雜程度更甚。在系統調試時(shí)，需要以系統的基本要求為主，確保調試的全面性。一般 來(lái)說(shuō)，系統調試主要包括8個(gè)方面：電路板裸板檢測、焊接裝配器件、通電前檢測、電源輸出檢查、時(shí)鐘電路測試、DSP 工作狀態(tài)檢查、RAM 讀寫(xiě)測試以及上位機與下位機聯(lián)機測試。每一個(gè)方面調試工作都需要落實(shí)，才能夠保證系統整個(gè)性能的良好。同時(shí)，在調試之前，需要對軟件硬件等進(jìn)行多次確認，需要保證其不會(huì )影響調試的效果。
調試并不是單純的包涵調控的內容，對于系統的維護也是有所包涵的。一般來(lái)說(shuō)，系統調試是指系統正式投入使用之前，所需要進(jìn)行的試行，并在整個(gè)試行過(guò)程中，去發(fā)現系統的不足，并且，對其進(jìn)行一定的調整。而維護則是在系統運行中，對其進(jìn)行定期或者不定期的檢測與休整。在筆者看來(lái)維護也應該是調試的一個(gè)部分。也就是使用后調試。在使用過(guò)程中，人們對于系統的了解程度不斷加強。而對于系統也會(huì )存在一定的新構思。因此，在維護的同時(shí)對其進(jìn)行一定的調試，也十分必要。通常來(lái)說(shuō)，維護也指定期維護與臨時(shí)維護。定期維護是在規定的時(shí)間中，對系統進(jìn)行檢測與調整。而臨時(shí)維護則是需要在發(fā)生故障的背景下進(jìn)行。另外，調試并不是單純的指整個(gè)系統。也可以是系統中的某個(gè)部分。因此，調試方案的設計需要具有針對性。
6 結束語(yǔ)
DSP是社會(huì )不斷發(fā)展下，所出現的一種新型信號處理技術(shù)。社會(huì )各界對于其的使用都具有一定的嘗試性，航空領(lǐng)域也是一樣。傳統的航空領(lǐng)域信號傳輸質(zhì)量難以得到保障，其傳輸處理效率缺乏，從而使得該領(lǐng)域的發(fā)展受到了嚴重的制約。面對該種狀況，必須要對其通信系統進(jìn)行必要的創(chuàng )新，使之符合社會(huì )發(fā)展的需求。然而，由于技術(shù)本身相對運用難度較大，使用經(jīng)驗缺乏。實(shí)踐中，航空電子通信系統運用DSP技術(shù)加以創(chuàng )建，必然會(huì )存在一定的問(wèn)題。這就需要人們加強對其的研究，從軟件、硬件兩個(gè)方面的設計著(zhù)手，保證其設計出來(lái)的適應度與精密度較強。另外，為了保障其正式投入使用后的效果。還需要在使用之前，進(jìn)行對應的系統調試。在反復調試中發(fā)現問(wèn)題，解決問(wèn)題。除此之外，維護也具有一定的必要性。本文從多個(gè)方面論述了基于DSP的航空電子通信系統設計時(shí)，需要注意的問(wèn)題，從而對系統兼容性與通用性的保證，提供了一定的可能性。并且，還賦予了一定的擴展能力，希望能夠為我國航空事業(yè)的發(fā)展提供參考。
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作者單位
95269部隊83分隊 廣東省廣州市 510000
