先进飞机电气系统汇流条控制器的设计与研制
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摘要
汇流条控制器是实现航空电气负载控制与管理自动化的重要组成部分，其主要任务是对飞机电气系统主汇流条进行监测与控制。
论文首先根据系统要求，对汇流条控制器作了比较详细的需求分析，确立了总体方案，将课题划分为ERT(电气远程终端)模块、总线通信模块、I／O模块和电源模块四大部分，然后分别进行设计实现。
论文对新技术、新器件的应用作了大胆的探索。针对I／O模块中需要处理的数字量和模拟量较多的事实，以及多路400Hz信号的实时处理较为繁重的现状，作者采用了现场可编程门阵列(FPGA)加以解决。论文使用硬件描述语言VHDL进行了相关电路的设计，并在XC2S100芯片上得以实现，从而简化了硬件电路，减轻了CPU负担，增强了信号处理的实时性。同时，论文还对ERT模块、总线通信模块进行了比较全面详细的设计。
软件开发以嵌入式实时操作系统作平台，应用程序在此平台上采用C语言与汇编语言的混合编程方式进行设计，提高了系统的可靠性和实时性。
Bus Controller (BC) is an important component in fulfilling the automation of aviation electrical load control and management, whose primary task is to monitor and control the major bus of aircraft's electrical system.
According to the system requirements, the dissertation analyses the demands on BC in details, and establishes a whole scheme, which divides my research into four parts: ERT module, I/O module,bus communication module and power supply module. The sequent work is based on the design.
The dissertation makes an audacious attempt at application of new technology and instruments. In view of numerous digital and analog signals need to be processed, and the difficulty of real-time processing of multi channel 400 Hz AC signal, VHDL ( VHSIC Hardware Description Language ) is applied to design the digital circuit, which is successfully realized in Field Programmable Gates Array IC-XC2S100. Therefore, the peripheral circuit is simplified, and the burden of CPU is relieved. The dissertation also makes detailed design for the other modules.
Software development grounds on the embedded Real-Time Operation System. Top layer application is based on the RTOS, developed in hybrid programming of C and assembler language. Thus, the reliability and the real-time processing ability of the system are improved.
论文首先根据系统要求，对汇流条控制器作了比较详细的需求分析，确立了总体方案，将课题划分为ERT(电气远程终端)模块、总线通信模块、I／O模块和电源模块四大部分，然后分别进行设计实现。
论文对新技术、新器件的应用作了大胆的探索。针对I／O模块中需要处理的数字量和模拟量较多的事实，以及多路400Hz信号的实时处理较为繁重的现状，作者采用了现场可编程门阵列(FPGA)加以解决。论文使用硬件描述语言VHDL进行了相关电路的设计，并在XC2S100芯片上得以实现，从而简化了硬件电路，减轻了CPU负担，增强了信号处理的实时性。同时，论文还对ERT模块、总线通信模块进行了比较全面详细的设计。
软件开发以嵌入式实时操作系统作平台，应用程序在此平台上采用C语言与汇编语言的混合编程方式进行设计，提高了系统的可靠性和实时性。
Bus Controller (BC) is an important component in fulfilling the automation of aviation electrical load control and management, whose primary task is to monitor and control the major bus of aircraft's electrical system.
According to the system requirements, the dissertation analyses the demands on BC in details, and establishes a whole scheme, which divides my research into four parts: ERT module, I/O module,bus communication module and power supply module. The sequent work is based on the design.
The dissertation makes an audacious attempt at application of new technology and instruments. In view of numerous digital and analog signals need to be processed, and the difficulty of real-time processing of multi channel 400 Hz AC signal, VHDL ( VHSIC Hardware Description Language ) is applied to design the digital circuit, which is successfully realized in Field Programmable Gates Array IC-XC2S100. Therefore, the peripheral circuit is simplified, and the burden of CPU is relieved. The dissertation also makes detailed design for the other modules.
Software development grounds on the embedded Real-Time Operation System. Top layer application is based on the RTOS, developed in hybrid programming of C and assembler language. Thus, the reliability and the real-time processing ability of the system are improved.
引文
[1] NASA-CR-120939, Study Of Aircraft Electrical Power Systems Final Technical Report.1972.6.
[2] AFWAL-TR-80-2120，电源系统控制研究．中国航空工业总公司第301研究所译，1992。
[3] AD-A177278, Fault Tolerant Electrical Power System Phase Ⅱ: Analysis and Preliminary Design. 1986.12.
[4] AD-A177061, Fault Tolerant Electrical Power System Phase Ⅰ: Study.1986.12.
[5] 于敦、王守方等编著．国外飞机供电系统手册．中国航空信息中心，1997。
[6] 霍曼、许伟武编著．航空电子综合系统研究．中国航空信息中心，1993．7。
[7] AFWAL-TR-83-2033, Advanced Aircraft Electrical System Control Technology Demonstrator.May 1986.
[8] Solid-state Power Controllers for the Next Generation. ILC Data Device Corporation(DDC), 1992.
[9] 张雄伟、曹铁勇编著．DSP芯片的原理与开发应用(第二版)．电子工业出版社，2001．
[10] 章云、谢莉萍、熊红艳编著．DSP控制器及其应用．机械工业出版社，2001．
[11] TMS320LF/LC240xA DSP Controllers Rererence Guide:System and Peripherals. SPRU357A, Texas Instruments, 2001.
[12] TMS320F/C24x DSP Controllers Rererence Guide:CPU and Instruction Set. SPRU160C, Texas Instruments, 2001.
[13] TMS320LF2407,TMS320LF2406,TMS320LF2402 DSP Controllers. SPRS145,Texas Instruments,2001.
[14] TMS320 Family Development Support, Reference Guide.Texas Instruments,1994.
[15] Digital Signal Processing Applications with the TM320 Family:Theory,Algorithms,and Implementations.TI,1990.
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[17] Stefan Sjoholm、Lennart Lindh著，薛宏熙等译．用VHDL设计电子线路．清华大学出版社，2000。
[18] 卢毅编著．VHDL与数字电路设计．科学出版社，2001。
[19] 王志华、邓仰东编著．数字集成系统的结构化设计与高层次综合．清华大学出版社，2000。
[20] 侯佰亨、顾新编著．VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计．西安电子科技大学出版社，2000。
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[26] 孔祥营、柏桂枝编著．嵌入式实时操作系统VxWorks及其开发环境Tornado．中国电力出版社，2002。
[27] 汤子瀛等著．计算机操作系统．西安电子科技大学出版社，1999。
[28] 严蔚敏、吴伟民编著．数据结构．清华大学出版社，1992。
[29] 郑人杰等编著．实用软件工程(第二版)．清华大学出版社，1997。
[30] MIL-STD-704E，1991．5．1。
[31] 飞机供电系统性能参数的数字式测试，HB6448-90。
[32] 飞机供电特性及对用电设备的要求，GJB181。
[33] 飞机地面电源供电特性及一般要求，GJB572。
[34] 王常力、廖道文主编．集散型控制系统的设计与应用．清华大学出版社，1993。
[35] 袁由光、陈以农著．容错与避错技术及其应用．科学出版社，1992。
[36] 李海泉编著．可靠性 可测性 可维性——微机系统的RAS技术．清华大学出版社，1996。
[37] 蔡仁钢主编．电磁兼容原理、设计和预测技术．北京航空航天大学出版社，1997。
[38] 罗志强编著．航空电子综合化系统．北京航空航天大学出版社，1996。
[39] 严仰光主编．航空航天器供电系统．航空工业出版社，1995。
[40] 邬宽明编著．CAN总线原理和应用系统设计．北京航空航天大学出版社，1996。
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[42] Lon Works Developer's CD-ROM. ECHOLON Company, 1995.
[43] 谢拴勤等．一种先进飞机电气综合系统总线接口设计．《中国航空学会控制与应用第六届学术年会论文集》，1994。
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[48] 刘震、谢拴勤、杨国科等．先进飞机配电系统概述及其控制软件的设计与研究．《中国航空电气学会第四届年会论文集》，2001。
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