針對航空電纜數(shù)量多，類型和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電纜接頭多樣化等特點(diǎn)，提出一種基于CAN總線的分布式柔性電纜測試系統(tǒng)，詳細(xì)介紹分布機(jī)中的關(guān)鍵模塊基于CPLD的大規(guī)模矩陣開關(guān)板的設(shè)計(jì)方案，給出硬件實(shí)現(xiàn)方法和部分通信程序流程。該系統(tǒng)擴(kuò)展方便，測試速度快，在以航空電纜為代表的復(fù)雜電纜測試中具有廣泛的應(yīng)用前景。

0 引言

航空電纜是飛機(jī)的神經(jīng)系統(tǒng)，連接著飛機(jī)電氣、航電、火控、操縱等各系統(tǒng)，為飛機(jī)各部件提供動力電源、控制信號和數(shù)據(jù)信息。受飛機(jī)機(jī)身空間的限制，電纜系統(tǒng)布線一般都集中于狹小的機(jī)壁內(nèi)，飛機(jī)機(jī)壁內(nèi)幾乎遍布導(dǎo)線，因此航空電纜系統(tǒng)要求高可靠、高集成、高輕便；由于導(dǎo)線種類繁多，各類電源線、高低頻信號線、數(shù)據(jù)線混雜在一起，長度可達(dá)數(shù)百公里，電氣環(huán)境十分復(fù)雜，從而使其潛在故障增多，許多空難事故和飛行器故障都直接或間接與電纜系統(tǒng)故障有關(guān)，因此，航空電纜的“健康”是飛機(jī)安全運(yùn)行的重要保障，電纜安全問題尤為重要。但是國內(nèi)對于航空全機(jī)電纜測試技術(shù)的研發(fā)比較欠缺，遠(yuǎn)落后于國外已處于常規(guī)應(yīng)用的現(xiàn)狀。

根據(jù)飛機(jī)全機(jī)電纜分布距離長(近百米)、點(diǎn)數(shù)多(3萬點(diǎn)以上)的測試要求，本文提出一種基于CAN總線的分布式柔性電纜測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有測試點(diǎn)數(shù)可擴(kuò)展性、基于電纜智能識別的測試柔性、分布式測試端多點(diǎn)激勵性等優(yōu)點(diǎn)，可滿足大客、大運(yùn)等飛機(jī)總裝和維修部門的檢測需求。

1 基于CAN總線的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

CAN總線是一種有效支持分布式控制的串行通信總線，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性和數(shù)據(jù)傳輸速率高，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的結(jié)點(diǎn)個數(shù)在理論上不受限制，各節(jié)點(diǎn)之間可以實(shí)現(xiàn)自由通信。

圖1所示為基于CAN總線的分布式電纜測試系統(tǒng)，由主機(jī)、CAN總線適配卡，CAN總線和分布機(jī)組成。

主機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)庫的電纜連接信息和接插件信息生成測試程序，發(fā)布信息并監(jiān)控各個分布機(jī)的工作情況、通過測試軟件提供人機(jī)交互的界面。主機(jī)構(gòu)成原理圖如圖2所示。主機(jī)通過CAN總線適配卡與CAN總線通訊，CAN總線適配卡采用RS 232-CAN接口，由MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片、AT 89S52單片機(jī)、CAN總線控制芯片SJA1000和收發(fā)器TJA1050等組成。SJA1000是一款獨(dú)立的控制器，用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境中的控制器局域網(wǎng)絡(luò)。TJA1050是CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，是一種標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN收發(fā)器，可以為總線提供差動發(fā)送功能。總線適配卡的基本工作原理是：主機(jī)通過RS 232將數(shù)據(jù)發(fā)送至單片機(jī)，由單片機(jī)按照特定的CAN應(yīng)用協(xié)議通過CAN總線控制器SJA1000和CAN發(fā)送器TJA1050轉(zhuǎn)發(fā)到CAN總線。分布機(jī)通過CAN總線實(shí)現(xiàn)分布機(jī)與主機(jī)以及分布機(jī)與分布機(jī)之間的通信，完成電纜的通斷、電阻、絕緣耐壓以及電容測試和故障定位等功能，在主機(jī)的統(tǒng)一調(diào)配下可進(jìn)行電纜自動識別和非冗余多點(diǎn)激勵測試，從而提高測試速度。

2 分布機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)以模塊化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，每個分布機(jī)都具有相同的轉(zhuǎn)接接插件和測試功能，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電纜特征自動識別電路，并建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)接電纜盲插功能，所以可滿足大距離分布測點(diǎn)的分布機(jī)互換性。分布機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

它由ARM微控制器模塊、CPLD模塊、繼電器矩陣開關(guān)模塊和測試模塊構(gòu)成。每個分布機(jī)的測試點(diǎn)容量為3 000點(diǎn)，測試點(diǎn)選擇電路由復(fù)雜可編程器件(CPLD)控制的大規(guī)模繼電器矩陣開關(guān)組成，可以在同一時間實(shí)現(xiàn)多路通道之間的電纜檢測。