基于CAN的波音787航电设备及飞行控制台面板检测

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Korry Electronics利用虚拟仪器的强大功能设计出波音787 Dreamliner飞机上使用的控制面板

"我们使用LabVIEW可以快速地开发新的测试软件，而且可以对CAN总线数据进行无限制的控制。PXI-CAN卡非常容易配置，而且有着高度的操作可靠性。"- Allen Cutler, Korry Electronics

挑战:

开发CAN总线测试系统，与智能化航空电子设备的控制面板进行交互、显示开关状态、控制面板的点亮功能，同时报告面板的状态数据，如部件编号和序列号等。

解决方案:

使用NI公司的LabVIEW进行快速开发，NI PXI-CAN板卡配以即时可用的NI LabVIEW 驱动库，同时使用NI TestStand对生产测试步骤进行管理并且进行自动报表生成。

我们Korry Electronics 公司需要一个解决方案，来测试用在新型波音787飞机飞行控制台上的一系列控制面板。我们需要满足该项目苛刻的时间表——只有16 个月，比以前任何波音飞机的开发项目都要短。787系统的核心采用了开放式构架，因此将比现有的飞机更为简单而且可以提供改进的功能。其中一个实例就是状态监测系统，飞机将进行自我监测，并且将维护需求报告给地面的计算机系统。

在航空工业中，控制面板供应商们正在寻求ARINC-429 总线的低成本替代品，而且由于高速总线带宽和数据有效载荷的需求，他们逐渐转向了基于CAN 总线的解决方案。我们需要在每个待测设备上与多条CAN 总线进行通信并对其进行监测，来获取正确的CAN数据，并且发送控制数据，调整点亮及设定其它的面板功能。我们选择了NI 公司的LabVIEW，它与NI PXI-CAN 板卡及方便易用的NI LabVIEW 驱动库兼容，可以按照项目要求进行快速开发。

控制面板发送离散的数字开关数据和表示每个开关的位置的独特的数据字。对于包含旋转式电位器和编码器的控制面板，数据值将根据旋转的方向而增加或减少。CAN数据字设定所有控制面板的点亮级别并使用开关命令来设定控制面板指示器。在生产测试中，我们每次测试一个控制面板。在质量测试时，我们对NI PXI 测试系统进行配置，使其可以通过CAN总线同时对多个控制面板进行测试。

硬件和系统结构

测试系统硬件包含两个NI PXI-8461/2 CAN 接口，它们和多个继电器板、电源以及数字万用表卡被安装在一个PXI机箱中。系统可以同时监测4 个独立的CAN 总线和全部的离散I/O 及直流电源。每个控制面板将发送特殊的CAN总线ID，供LabVIEW程序使用。这样，测试系统就可以对使用在飞机上的CAN 总线数据集线器进行模拟了。

测试软件全部使用LabVIEW 编写，在自定义的子程序中集成了NI-CAN 驱动，用于对特定CAN 地址上的CAN 端口进行初始化，并进行CAN总线数据帧的读取。我们还创建了子程序用于将接收到的数据与预期的数据帧进行比较。对于每个CAN 总线会话而言，首先打开并设定CAN和对象网络接口，然后是CAN读取操作，最后关闭会话。对于点亮功能而言，指定的CAN 数据被发送到控制面板。我们还编写了实时监测开关位置的程序，同时对每个面板的CAN数据进行监测，一旦检测到变化，将向日志文件写入时间戳数据。

在生产测试中，我们使用NI TestStand 来控制测试序列和生成测试结果报告。第一步是提示操作者设定每个开关、旋转式电位器和编码器到指定的位置。测试软件面板上会图形化地显示待测单元上每个开关的位置。第二步是创建HTML日志文件来记录测试中的误差数据。在一个场景中，控制面板上所有的指示器全部点亮，使得操作者可以视觉化地检查指示器是否正确地点亮。我们创建了发送CAN消息的子程序用于控制面板的点亮，可以使用LabVIEW 刻度盘，发送CAN 数据来实时地控制亮度级别，从无亮度到全亮度级别。在另一个场景中，操作者点击测试软件面板，通过发送CAN消息到控制面板，来单独命令每个指示器进行点亮。

结论与展望

我们利用NI 公司的软硬件，成功地开发出了在波音787 飞机上使用的一系列复杂的基于CAN总线的控制面板。我们使用LabVIEW可以快速地开发新的测试软件，而且可以对CAN 总线数据进行无限制的控制。PXI-CAN卡非常容易配置，而且有着高度的操作可靠性。我们将在未来的几年里，使用NI 公司的测试硬件和软件开发测试仪器用于那些需要高效快速完成开发的项目。