基于CAN总线的航空电缆测试系统分布机研究

摘要：针对航空电缆数量多，类型和结构复杂，电缆接头多样化等特点，提出一种基于CAN总线的分布式柔性电缆测试系统，详细介绍分布机中的关键模块基于CPLD的大规模矩阵开关板的设计方案，给出硬件实现方法和部分通信程序流程。该系统扩展方便，测试速度快，在以航空电缆为代表的复杂电缆测试中具有广泛的应用前景。
关键词：电缆测试系统；分布机；CPLD；CAN总线

0 引言
航空电缆是飞机的神经系统，连接着飞机电气、航电、火控、操纵等各系统，为飞机各部件提供动力电源、控制信号和数据信息。受飞机机身空间的限制，电缆系统布线一般都集中于狭小的机壁内，飞机机壁内几乎遍布导线，因此航空电缆系统要求高可靠、高集成、高轻便；由于导线种类繁多，各类电源线、高低频信号线、数据线混杂在一起，长度可达数百公里，电气环境十分复杂，从而使其潜在故障增多，许多空难事故和飞行器故障都直接或间接与电缆系统故障有关，因此，航空电缆的“健康”是飞机安全运行的重要保障，电缆安全问题尤为重要。但是国内对于航空全机电缆测试技术的研发比较欠缺，远落后于国外已处于常规应用的现状。
根据飞机全机电缆分布距离长(近百米)、点数多(3万点以上)的测试要求，本文提出一种基于CAN总线的分布式柔性电缆测试系统。该系统具有测试点数可扩展性、基于电缆智能识别的测试柔性、分布式测试端多点激励性等优点，可满足大客、大运等飞机总装和维修部门的检测需求。

1 基于CAN总线的测试系统结构
CAN总线是一种有效支持分布式控制的串行通信总线，结构简单，可靠性和数据传输速率高，网络内的结点个数在理论上不受限制，各节点之间可以实现自由通信。
图1所示为基于CAN总线的分布式电缆测试系统，由主机、CAN总线适配卡，CAN总线和分布机组成。

主机根据数据库的电缆连接信息和接插件信息生成测试程序，发布信息并监控各个分布机的工作情况、通过测试软件提供人机交互的界面。主机构成原理图如图2所示。主机通过CAN总线适配卡与CAN总线通讯，CAN总线适配卡采用RS 232-CAN接口，由MAX232电平转换芯片、AT 89S52单片机、CAN总线控制芯片SJA1000和收发器TJA1050等组成。SJA1000是一款独立的控制器，用于汽车和一般工业环境中的控制器局域网络。TJA1050是CAN协议控制器和物理总线之间的接口，是一种标准的高速CAN收发器，可以为总线提供差动发送功能。总线适配卡的基本工作原理是：主机通过RS 232将数据发送至单片机，由单片机按照特定的CAN应用协议通过CAN总线控制器SJA1000和CAN发送器TJA1050转发到CAN总线。分布机通过CAN总线实现分布机与主机以及分布机与分布机之间的通信，完成电缆的通断、电阻、绝缘耐压以及电容测试和故障定位等功能，在主机的统一调配下可进行电缆自动识别和非冗余多点激励测试，从而提高测试速度。