爱华网关键词：ARINC818 航空数字视频总线 航空电子系统 拓扑 模块化
中图分类号：TP336 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0154-01
在现代航空电子技术领域，电子系统迅速升级，网络结构越来越复杂，整个系统内部交互的数字化信息量与日俱增，作为航空电子系统“神经”的总线技术成为制约其技术发展的关键因素之一[1]。传统的MIL-STD-1553B、ARINC429等总线已不再适用于当下综合化极高的航空电子系统，1Mbps左右的传输速率远远不能满足高速、实时性、大容量数字视频信息传输的需求[2]。因此，为了进一步提高航空电子系统模块化、集成化程度，必须开发新一代的航空数据总线技术。而ARINC818标准规定的一个新的数字视频接口和协议标准，势必成为今后航空电子系统总线的发展趋势。
1 ARINC818拓扑结构及特点
ARINC 818 被称为航空数字视频总线（ADVB， Avionics Digital Video Bus），是针对航空电子系统中非压缩数字视频传输制定的接口标准。ARINC 818基于光纤通道协议（FC），对FC-AV协议内容进行简化而生成的。因此，FC协议和FC-AV协议是ARINC 818总线协议的基础。光纤通道具有高可靠性、高带宽、高实时性的特点，在数据延迟、带宽、错误检测、远距离传输等方面均适合作为航空电子系统的数据总线。
ARINC818是点对点拓扑结构、采用8B/10B编码的串行音视频传输协议。该协议架构和FC基本相同，由五个标准层构成：FC-0Physical （物理链路层）、FC-1Code（编解码层）、FC-2 Protocol （协议控制层）、FC-3 Management （通用服务层）和FC-4 Mapping （高层协议映射层）。
ARINC818总线在传输速率、传输距离等关键技术方面具有独特的优势，已经在航空电子视频传输系统中起到关键作用，并且在空客A400M和波音787等重大商业项目中得到验证。ARINC818与其它视频总线比较如表1所示。
ARINC 818总线技术由于其独特的技术优势，必将成为新型航空电子视频系统的主流技术。深入研究和开发ARINC818总线技术，对我国军事和商业航空电子视频领域的技术发展具有深远的意义。
2 系统总体方案设计
在航空电子视频传输系统中，要求能够把视频传感器（包括红外线传感器、飞行录像机、光感照相机、摄像机等）取得的视频信息在光纤网络中准确高速地传输，并能够在接收端实时恢复显示。根据这一要求，提出了基于ARINC818总线协议的视频传输系统设计方案。
本方案设计的视频传输系统主要包括ADVB发送器、ADVB接收器和ADVB显示终端三个功能模块，而底层FC物理层、光电转换等功能是用Xilinx公司的IP核实现。
2.1 ADVB发送器设计
ARINC 818发送器的主要功能是将写入该模块的视频数据封装为ADVB帧并提供给底层链路发送。本模块的工作方式有行同步（Line Synchronous）和非行同步（No-line Synchronous）两种类型。
2.2 ADVB接收器设计
ARINC 818接收器的主要功能是接收来自光纤网络的ADVB帧，进行帧解析后，对帧的传送状态进行判断。解析后得到视频的辅助信息数据和像素数据，辅助信息数据能够正确地标识出接收到视频的格式，为视频的恢复显示提供依据。像素数据的去向有两种，一是被存储以便管理；另一种是由显示终端恢复视频显示，查看接收到的视频数据质量。
2.3 ADVB显示终端设计
显示终端是整个视频传输系统的终端，它的作用主要是根据ADVB顿的传送状态、帧与帧之间的Idle数量恢复出视频显示的行场同步信号，依据视频编码芯片Sil164对RGB视频数据的要求进行重组，最终在显示器上正确地恢复视频显示，与发送器的视频源比较，则可得知视频传输系统的工作状态是否正常。
3 实验及测试数据
在实验系统中，数据源选择一组自定义的RGB数据，描述了分辨率为1024×768@60Hz格式的图像，其中，白、蓝、绿、红四种颜色等间距的竖条纹排列。RGB数据经过电路板上的PCIe接口进入FPGA，在片内按ARINC818协议完成ADVB帧封装及帧发送控制，最后发送到光发送模块；光纤网络采用环回模式，光接收模块接收的数据流通过驱动芯片后，最终在显示器上恢复显示图像。
4 结语
本文针对ARINC818总线协议、拓扑结构以及协议特点进行深入的分析和研究，并对ARINC818与其它总线进行了比较说明。另外，从系统的总体设计方案出发，详细阐述了发送器、接收器和显示终端的设计框架和流程。最后，依据实验室情况搭建了测试环境，最终验证了设计的可行性、正确性，达到了预期目标和要求。
参考文献
[1]王红春.基于FC的航电数字视频传输技术研究[J].计算机技术与发展，2010（5）：250-253.
[2]马贵斌，周国奇，田珂.军用数据总线技术发展综述[J].电光与控制，2010（6）：48-53.
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