基于usb總線傳輸?shù)哪M機(jī)通用單板控制器及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于USB總線傳輸?shù)哪M機(jī)通用單板控制器及控制方法，單板控制器包括MCU，MCU連接USB接口、EEPROM存儲(chǔ)器、I/O控制器、AD轉(zhuǎn)換器、PWM控制器及繼電器控制器，MCU通過USB接口與模擬機(jī)主機(jī)連接，I/O控制器、AD轉(zhuǎn)換器、PWM控制器及繼電器控制器連接邏輯使能開關(guān)陣列的一端，所述邏輯使能開關(guān)陣列的另一端對(duì)應(yīng)分別連接開關(guān)量信號(hào)接線座、AD信號(hào)接線座、PWM接線座及繼電器信號(hào)接線座。本發(fā)明在一個(gè)控制器主板上集成儀表、控制面板和電門等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，并統(tǒng)一接口，保證了穩(wěn)定和高速的數(shù)據(jù)交換，無須進(jìn)行接口的轉(zhuǎn)接，降低了接口的復(fù)雜度，軟件配置一次性完成，無須額外的開銷。
【專利說明】基于USB總線傳輸?shù)哪M機(jī)通用單板控制器及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及模擬機(jī)飛行訓(xùn)練設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種基于USB總線傳輸?shù)哪M機(jī)通 用單板控制器及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 飛行模擬器研發(fā)難點(diǎn)之一是需要對(duì)數(shù)量眾多的儀表、控制面板和電門等設(shè)備進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換。由于這些設(shè)備接口不統(tǒng)一，為了保證穩(wěn)定和高速的數(shù)據(jù)交換，各設(shè)備間都需要單 獨(dú)的一套復(fù)雜的輸入輸出接口并通過多次轉(zhuǎn)接連接到模擬機(jī)的總線系統(tǒng)上，這樣不僅造成 了硬件成本高昂，且在軟件上，一個(gè)控制信號(hào)傳輸需要經(jīng)過多個(gè)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換造成了軟件上 額外的開銷。
[0003] 除此之外，傳統(tǒng)模擬機(jī)中各個(gè)設(shè)備的組件接口不統(tǒng)一，協(xié)議不統(tǒng)一，每個(gè)設(shè)備、組 件需要開發(fā)專用的驅(qū)動(dòng)板，造成成本較高，硬件連接復(fù)雜等問題。因此，需要一種在模擬機(jī) 上的通用單板，針對(duì)各機(jī)型上不同的設(shè)備，通過軟件的不同配置達(dá)到兼容的目的。硬件只開 發(fā)一次，而不是傳統(tǒng)上不同的設(shè)備需要開發(fā)不同的驅(qū)動(dòng)板，整體上降低模擬器的研發(fā)成本， 并方便維護(hù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于USB總線傳輸?shù)哪M機(jī)通用單 板控制器及控制方法，控制器作為通用控制驅(qū)動(dòng)板，使用配置參數(shù)的方法合理控制系統(tǒng)資 源，驅(qū)動(dòng)飛行訓(xùn)練器中不同類型的設(shè)備面板，降低了飛行訓(xùn)練器的成本，并且方便維護(hù)。
[0005] 本發(fā)明解決其問題所采用的技術(shù)方案是： 一種基于USB總線傳輸?shù)哪M機(jī)通用單板控制器，包括MCU，所述Μ⑶連接USB接口、 EEPR0M存儲(chǔ)器、I/O控制器、AD轉(zhuǎn)換器、PWM控制器及繼電器控制器，所述MCU通過USB接口 與模擬機(jī)主機(jī)連接，所述I/O控制器、AD轉(zhuǎn)換器、PWM控制器及繼電器控制器連接邏輯使能 開關(guān)陣列的一端，所述邏輯使能開關(guān)陣列的另一端對(duì)應(yīng)分別連接開關(guān)量信號(hào)接線座、AD信 號(hào)接線座、PWM接線座及繼電器信號(hào)接線座。
[0006] 進(jìn)一步，所述MCU還連接用于調(diào)試的Uart串口和SPI接口。
[0007] 進(jìn)一步，所述MCU為32位的嵌入式MCU，所述I/O控制器具有80路，所述AD轉(zhuǎn)換 器為8路12位AD，所述PWM控制器為4路16位PWM，所述邏輯使能開關(guān)陣列中的一組撥碼 開關(guān)控制8路接口，對(duì)應(yīng)的，所述I/O控制器對(duì)應(yīng)設(shè)置10組撥碼開關(guān)，所述AD轉(zhuǎn)換器對(duì)應(yīng) 設(shè)置1組撥碼開關(guān)，所述PWM控制器設(shè)置1組撥碼開關(guān)。
[0008] 進(jìn)一步，所述EEPR0M存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)參數(shù)配置碼，所述參數(shù)配置碼由模擬機(jī)主機(jī) 按照一定的規(guī)則通過USB接口刷新數(shù)據(jù)，所述模擬機(jī)通用單板控制器采用帶線程管理的操 作系統(tǒng)編程，每次上電時(shí)首先讀取EEPR0M存儲(chǔ)器中的參數(shù)配置碼，并根據(jù)參數(shù)配置碼中所 包含的參數(shù)初始化模擬機(jī)單板控制器上的資源，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的線程。
[0009] 進(jìn)一步，所述參數(shù)配置碼所包含的參數(shù)包括設(shè)備PID、I/O編碼、輸入檢測(cè)的采樣 周期及AD采樣的檢測(cè)周期，所述設(shè)備PID用于識(shí)別不同的模擬機(jī)通用單板控制器，所述1/ 〇編碼用于使能對(duì)應(yīng)的I/O接口，所述輸入檢測(cè)的采樣周期用于每隔固定周期檢測(cè)I/O接口 是否有輸入量，所述AD采樣的檢測(cè)周期用于每隔固定周期檢測(cè)AD轉(zhuǎn)換器是否有變化量。 [0010] 進(jìn)一步，所述輸入檢測(cè)的采樣周期為200ms，所述AD采樣的檢測(cè)周期為100ms。
[0011] 一種基于USB總線傳輸?shù)哪M機(jī)通用單板控制器的控制方法，所述控制方法采用 以上所述的模擬機(jī)通用單板控制器，所述控制方法包括： 初步化的步驟，讀取EEPR0M存儲(chǔ)器中的參數(shù)配置碼，并根據(jù)參數(shù)配置碼對(duì)I/O控制器、 AD轉(zhuǎn)換器、PWM控制器及繼電器控制器依次進(jìn)行初始化設(shè)置。單板控制器采用帶線程管理 的嵌入式操作系統(tǒng)，在上電初始化時(shí)，讀取單板控制器中EEPR0M存儲(chǔ)器上的參數(shù)配置碼和 單板控制器上的撥碼開關(guān)信息，解析出相關(guān)資源的使能配置，根據(jù)配置初始化對(duì)應(yīng)的資源。 首先配置I/O 口的使能、輸入或者輸出，并分配指定的物理接口為輸入口或輸出口；其次， 配置AD轉(zhuǎn)換器，根據(jù)配置碼使能AD采樣控制口，控制AD采樣腳的數(shù)量；第三，配置PWM控 制器，根據(jù)配置碼使能PWM控制口，控制PWM腳的數(shù)量；最后，配置繼電器，根據(jù)配置碼使能 繼電器控制口，控制繼電器的數(shù)量。
[0012] 線程啟動(dòng)的步驟，分別啟動(dòng)協(xié)議處理線程、輸入檢測(cè)線程、輸出控制線程、AD采樣 線程、繼電器控制線程及PWM控制線程進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的處理，其中，所述協(xié)議處理線程用于 收發(fā)USB接口的數(shù)據(jù)，解析模擬機(jī)主機(jī)的控制指令，并周期性的將輸入隊(duì)列中的開關(guān)量信 息傳遞至模擬機(jī)主機(jī)；所述輸入檢測(cè)線程用于按照參數(shù)配置碼中的采樣周期設(shè)置周期性的 檢測(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)備的輸入信號(hào)，識(shí)別出對(duì)應(yīng)的跳變信號(hào)并將此跳變信號(hào)傳遞至協(xié)議處理線程中 的輸入隊(duì)列；所述輸出控制線程用于解析來自協(xié)議處理線程的輸出量控制指令，完成對(duì)應(yīng) 輸出口的控制；所述AD采樣線程用于按照參數(shù)配置碼中AD采樣的檢測(cè)周期檢測(cè)AD采樣 值，并將采樣值傳遞給協(xié)議處理線程，再由協(xié)議處理線程傳遞至模擬機(jī)主機(jī)；所述繼電器控 制線程用于解析來自協(xié)議處理線程的繼電器控制指令，完成對(duì)應(yīng)繼電器的控制；所述PWM 控制線程用于解析來自協(xié)議處理線程的舵機(jī)位置的控制指令，并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)PWM信號(hào) 以完成對(duì)舵機(jī)位置的控制。
[0013] 一種小型飛機(jī)模擬訓(xùn)練器，包括以上所述的模擬機(jī)通用單板控制器，所述模擬機(jī) 通用單板控制器通過USB接口連接訓(xùn)練器主機(jī)，所述模擬機(jī)通用單板控制器通過開關(guān)量信 號(hào)接線座連接作為輸入量的ELT電門、燈光開關(guān)、電瓶電門、點(diǎn)火開關(guān)、襟翼電門、配平輪， 所述模擬機(jī)通用單板控制器還通過開關(guān)量信號(hào)接線座連接作為輸出量的電瓶指示燈和LTE 指示燈，所述模擬機(jī)通用單板控制器通過PWM接線座連接襟翼指示器和配平指示器，所述 模擬機(jī)通用單板控制器通過AD信號(hào)接線座連接油門控制桿和油氣混合比控制桿，所述模 擬機(jī)通用單板控制器通過繼電器信號(hào)接線座連接計(jì)時(shí)器。
[0014] 一種大型飛機(jī)模擬訓(xùn)練器，包括多個(gè)以上所述的模擬機(jī)通用單板控制器，所述每 個(gè)控制器分別通過USB接口與訓(xùn)練器主機(jī)連接，且其中： 控制器一用于連接電門組件； 控制器二用于連接指示儀表； 控制器三用于連接告警信號(hào)牌； 控制器四用于連接操縱桿、腳舵和油門。
[0015] 進(jìn)一步，所述控制器一、控制器二、控制器三采集的輸入信號(hào)以低速率的通信方式 輸入至訓(xùn)練器主機(jī)，所述控制器四采集的輸入信號(hào)以高速率的通信方式輸入至訓(xùn)練器主 機(jī)，所述訓(xùn)練器主機(jī)以高速率的通信方式輸出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)至控制器二、以低速率的通信方式 輸出數(shù)據(jù)至控制器三。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明采用種基于USB總線傳輸?shù)哪M機(jī)通用單板控制器及控制方法，在一個(gè)控制器 主板上集成儀表、控制面板和電門等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，并統(tǒng)一接口，同時(shí)保證穩(wěn)定和高速的數(shù)據(jù) 交換；與模擬機(jī)主機(jī)的連接通過USB接口，無須進(jìn)行接口的轉(zhuǎn)接，降低了接口的復(fù)雜度，且 降低了成本；采用通用單板控制器之后，使用主機(jī)軟件配置板上資源和通信速率，無需額外 的固件編程，提升了運(yùn)行效率；采用通用單板控制器，可統(tǒng)一不同設(shè)備的協(xié)議、接口等，使結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單化，并降低成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018] 圖1是本發(fā)明所述模擬機(jī)通用單板控制器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明所述方法的一種流程示意圖； 圖3是本發(fā)明所述方法另一種流程示意圖； 圖4是本發(fā)明優(yōu)選的一種小型模擬機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明優(yōu)選一種大型模擬機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 參照?qǐng)D1-圖5所示，本發(fā)明一種基于USB總線傳輸?shù)哪M機(jī)通用單板控制器，包 括MCU，所述MCU連接USB接口、EEPR0M存儲(chǔ)器、I/O控制器、AD轉(zhuǎn)換器、PWM控制器及繼電 器控制器，所述MCU通過USB接口與模擬機(jī)主機(jī)連接，所述I/O控制器、AD轉(zhuǎn)換器、PWM控制 器及繼電器控制器連接邏輯使能開關(guān)陣列的一端，所述邏輯使能開關(guān)陣列的另一端對(duì)應(yīng)分 別連接開關(guān)量信號(hào)接線座、AD信號(hào)接線座、PWM接線座及繼電器信號(hào)接線座。
[0020] 為方便調(diào)試和升級(jí)，所述MCU還連接Uart串口和SPI接口。
[0021] 為了便于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明在具體的應(yīng)用上對(duì)模擬機(jī)通用單板控制器進(jìn)行了 具體的設(shè)置，其中，所述MCU為32位的嵌入式MCU，所述I/O控制器具有80路，所述AD轉(zhuǎn)換 器為8路12位AD，所述PWM控制器為4路16位PWM，所述邏輯使能開關(guān)陣列中的一組撥碼 開關(guān)控制8路接口，對(duì)應(yīng)的，所述I/O控制器對(duì)應(yīng)設(shè)置10組撥碼開關(guān)，所述AD轉(zhuǎn)換器對(duì)應(yīng) 設(shè)置1組撥碼開關(guān)，所述PWM控制器設(shè)置1組撥碼開關(guān)。
[0022] 80路I/O 口作為開關(guān)量的輸入或者輸出，輸入接開關(guān)，輸出接指示燈信號(hào)，其中有 3路I/O 口連接到板載的繼電器上，用于控制大電流設(shè)備（比如計(jì)時(shí)器)。80路I/O 口通過 10組撥碼開關(guān)控制使能，單板控制器啟動(dòng)時(shí)，通過讀取撥碼開關(guān)或參數(shù)配置碼的使能信息， 只初始化用到的I/O 口，禁用不用的I/O 口，這樣可以節(jié)省I/O檢測(cè)的消耗。選取8路AD 轉(zhuǎn)換器，可同時(shí)采集8路模擬量，設(shè)置一組撥碼開關(guān)控制各路使能，節(jié)省消耗；4路PWM控制 器可以同時(shí)輸出4路16位的PWM信號(hào)，設(shè)置一組撥碼開關(guān)控制各路使能，節(jié)省消耗。
[0023] 本發(fā)明中，單板控制器通過USB接口接受來自模擬行主機(jī)傳遞來的輸出控制信 號(hào)，同時(shí)把開關(guān)量等輸入信號(hào)傳回模擬機(jī)主機(jī)。
[0024] 所述EEPR0M存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)參數(shù)配置碼，所述參數(shù)配置碼由模擬機(jī)主機(jī)按照一 定的規(guī)則通過USB接口刷新數(shù)據(jù)，所述模擬機(jī)通用單板控制器采用帶線程管理的操作系統(tǒng) 編程，每次上電時(shí)首先讀取EEPR0M存儲(chǔ)器中的參數(shù)配置碼，解析出以上參數(shù)，并根據(jù)參數(shù) 的設(shè)置初始化模擬機(jī)單板控制器上的資源，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的線程。
[0025] 所述參數(shù)配置碼包括設(shè)備PID、I/O編碼、輸入檢測(cè)的采樣周期及AD采樣的檢測(cè) 周期，所述設(shè)備PID用于識(shí)別不同的模擬機(jī)通用單板控制器，所述I/O編碼用于使能對(duì)應(yīng)的 I/O接口，所述輸入檢測(cè)的采樣周期用于每隔固定周期檢測(cè)I/O接口是否有輸入量，所述AD 采樣的檢測(cè)周期用于每隔固定周期檢測(cè)AD轉(zhuǎn)換器是否有輸入量。
[0026] 單板控制器和模擬機(jī)主機(jī)采用USB協(xié)議通信，本發(fā)明采用USB2. 0接口規(guī)范，為了 進(jìn)一步提高USB總線的穩(wěn)定性和接入能力，對(duì)設(shè)備進(jìn)行低速和高速的劃分，通過主機(jī)配置 不同的通信速率，比如儀表顯示或者操縱桿搖桿控制量輸入屬于高速設(shè)備，每秒需要發(fā)送 10次數(shù)據(jù)更新；而開關(guān)量，指示燈信號(hào)屬于低速設(shè)備，每秒只需發(fā)送2次數(shù)據(jù)更新。即對(duì)采 樣周期設(shè)定時(shí)，所述輸入檢測(cè)的采樣周期為200ms，所述AD采樣的檢測(cè)周期為100ms。
[0027] 主機(jī)配置不同的資源信息后，將結(jié)果發(fā)送到單板控制器，單板控制器將該信息保 存至板上EEPR0M存儲(chǔ)器。每次啟動(dòng)時(shí)，讀取EEPR0M中的配置信息，禁用不用的功能模塊， 初始化使能的模塊，并且根據(jù)信息合理的選擇速率模式，調(diào)整信號(hào)的采樣速率，達(dá)到節(jié)省資 源的目的。
[0028] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種基于USB總線傳輸?shù)哪M機(jī)通用單板控制器的 控制方法，所述控制方法采用以上所述的模擬機(jī)通用單板控制器，參照?qǐng)D2與圖3所示，所 述控制方法包括： 初步化的步驟，讀取EEPR0M存儲(chǔ)器中的參數(shù)配置碼，并根據(jù)參數(shù)配置碼對(duì)I/O控制器、 AD轉(zhuǎn)換器、PWM控制器及繼電器控制器依次進(jìn)行初始化設(shè)置。
[0029] 單板控制器采用帶線程管理的嵌入式操作系統(tǒng)，在上電初始化時(shí)，讀取單板控制 器中EEPR0M存儲(chǔ)器上的參數(shù)配置碼和單板控制器上的撥碼開關(guān)信息，解析出相關(guān)資源的 使能配置，根據(jù)配置初始化對(duì)應(yīng)的資源。首先配置I/O 口的使能、輸入或者輸出，并分配指 定的物理接口為輸入口或輸出口；其次，配置AD轉(zhuǎn)換器，根據(jù)配置碼使能AD采樣控制口，控 制AD采樣腳的數(shù)量；第三，配置PWM控制器，根據(jù)配置碼使能PWM控制口，控制PWM腳的數(shù) 量；最后，配置繼電器，根據(jù)配置碼使能繼電器控制口，控制繼電器的數(shù)量。
[0030] 線程啟動(dòng)的步驟，分別啟動(dòng)協(xié)議處理線程、輸入檢測(cè)線程、輸出控制線程、AD采樣 線程、繼電器控制線程及PWM控制線程進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的處理，其中，所述協(xié)議處理線程用于 收發(fā)USB接口的數(shù)據(jù)，解析模擬機(jī)主機(jī)的控制指令，并周期性的將輸入隊(duì)列中的開關(guān)量信 息傳遞至模擬機(jī)主機(jī)；所述輸入檢測(cè)線程用于按照參數(shù)配置碼中的采樣周期設(shè)置周期性的 檢測(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)備的輸入信號(hào)，識(shí)別出對(duì)應(yīng)的跳變信號(hào)并將此跳變信號(hào)傳遞至協(xié)議處理線程中 的輸入隊(duì)列；所述輸出控制線程用于解析來自協(xié)議處理線程的輸出量控制指令，完成對(duì)應(yīng) 輸出口的控制；所述AD采樣線程用于按照參數(shù)配置碼中AD采樣的檢測(cè)周期檢測(cè)AD采樣 值，并將采樣值傳遞給協(xié)議處理線程，再由協(xié)議處理線程傳遞至模擬機(jī)主機(jī)；所述繼電器控 制線程用于解析來自協(xié)議處理線程的繼電器控制指令，完成對(duì)應(yīng)繼電器的控制；所述PWM 控制線程用于解析來自協(xié)議處理線程的舵機(jī)位置的控制指令，并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)PWM信號(hào) 以完成對(duì)舵機(jī)位置的控制。
[0031] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種小型飛機(jī)模擬訓(xùn)練器，參照?qǐng)D4所示，其采用以 上所述的模擬機(jī)通用單板控制器，所述模擬機(jī)通用單板控制器通過USB接口連接訓(xùn)練器主 機(jī)，所述模擬機(jī)通用單板控制器通過開關(guān)量信號(hào)接線座連接作為輸入量的ELT電門、燈光 開關(guān)、電瓶電門、點(diǎn)火開關(guān)、襟翼電門、配平輪，所述模擬機(jī)通用單板控制器還通過開關(guān)量信 號(hào)接線座連接作為輸出量的電瓶指示燈和LTE指示燈，所述模擬機(jī)通用單板控制器通過 PWM接線座連接襟翼指示器和配平指示器，所述模擬機(jī)通用單板控制器通過AD信號(hào)接線座 連接油門控制桿和油氣混合比控制桿，所述模擬機(jī)通用單板控制器通過繼電器信號(hào)接線座 連接計(jì)時(shí)器。
[0032] 以上配置中，電門類屬于開關(guān)輸入，使用單板控制器中的I/O輸入插座連接，配置 為I/O輸入； 指示燈屬于信號(hào)輸出，使用單板控制器中的I/O輸出插座連接，配置為I/O輸出； 襟翼和配平指示器是用舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的，使用單板控制器中的PWM輸出插座，配置為PWM輸 出； 油門、油氣混合比控制桿用位置傳感器驅(qū)動(dòng)，使用單板控制器中的AD裝換插座，配置 為AD轉(zhuǎn)換； 計(jì)時(shí)器是采用12V或者24V電壓驅(qū)動(dòng)的器件，使用單板控制器中的繼電器單元控制。
[0033] 參照?qǐng)D5所示，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種大型飛機(jī)模擬訓(xùn)練器，包括多個(gè) 以上所述的模擬機(jī)通用單板控制器，所述每個(gè)控制器分別通過USB接口與訓(xùn)練器主機(jī)連 接，且其中： 控制器一用于連接電門組件； 控制器二用于連接指示儀表； 控制器三用于連接告警信號(hào)牌； 控制器四用于連接操縱桿、腳舵和油門。
[0034] 所述控制器一、控制器二、控制器三采集的輸入信號(hào)以低速率方式輸入至訓(xùn)練器 主機(jī)，所述控制器四采集的輸入信號(hào)以高速率方式輸入至訓(xùn)練器主機(jī)，所述訓(xùn)練器主機(jī)以 高速率方式輸出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)至控制器二、以低速率方式輸出數(shù)據(jù)至控制器三。
[0035] 大型飛機(jī)的駕駛臺(tái)設(shè)備數(shù)量多，單個(gè)單板控制器無法滿足需求?？梢允褂枚鄠€(gè)單 板控制器連入U(xiǎn)SB網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)單板控制器連接不同的組件，通過合理調(diào)整USB的通信上行和 下行的通信速率，保證USB網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。
[0036] 仿真儀表類設(shè)備顯示的是空速、姿態(tài)、航向、高度等信息，這些信息時(shí)刻變化，本 發(fā)明將其劃分為高速設(shè)備，其數(shù)據(jù)包在上行和下行的傳輸率設(shè)置的較高，例如可以設(shè)置為 100ms/次。由于飛行員不可能在同一時(shí)間操作多個(gè)電門或者開關(guān)，因此，開關(guān)和電門類 的設(shè)備被劃分為低速設(shè)備，其數(shù)據(jù)包在上行和下行的傳輸率設(shè)置的相對(duì)較低，例如設(shè)置為 200ms/次。操縱桿、油門、腳舵等控制設(shè)備需要使用電位器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，屬于高速輸入設(shè) 備，其數(shù)據(jù)包的傳輸率可以設(shè)置為100ms/次。
[0037] 本發(fā)明只需要通過主機(jī)軟件進(jìn)行通信率參數(shù)的配置，而不需要再次對(duì)固件進(jìn)行編 程，簡(jiǎn)化了流程，提升了效率。配置后的相同的控制器單板可以使用不同的數(shù)據(jù)傳輸率，達(dá) 到區(qū)分高速設(shè)備和低速設(shè)備的目的，這樣優(yōu)化后的USB網(wǎng)絡(luò)，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，且能夠 接入更多的仿真設(shè)備。
[0038] 以上所述，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，只要 其以相同的手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于USB總線傳輸?shù)哪M機(jī)通用單板控制器，其特征在于，包括MCU，所述MCU 連接USB接口、EEPROM存儲(chǔ)器、I/O控制器、AD轉(zhuǎn)換器、PWM控制器及繼電器控制器，所述 MCU通過USB接口與模擬機(jī)主機(jī)連接，所述I/O控制器、AD轉(zhuǎn)換器、PWM控制器及繼電器控 制器連接邏輯使能開關(guān)陣列的一端，所述邏輯使能開關(guān)陣列的另一端對(duì)應(yīng)分別連接開關(guān)量 信號(hào)接線座、AD信號(hào)接線座、PWM接線座及繼電器信號(hào)接線座。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬機(jī)通用單板控制器，其特征在于，所述MCU還連接Uart 串口和SPI接口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所示的模擬機(jī)通用單板控制器，其特征在于，所述MCU為32位的嵌 入式MCU，所述I/O控制器具有80路，所述AD轉(zhuǎn)換器為8路12位AD，所述PWM控制器為4 路16位PWM，所述邏輯使能開關(guān)陣列中的一組撥碼開關(guān)控制8路接口，對(duì)應(yīng)的，所述I/O控 制器對(duì)應(yīng)設(shè)置10組撥碼開關(guān)，所述AD轉(zhuǎn)換器對(duì)應(yīng)設(shè)置1組撥碼開關(guān)，所述PWM控制器設(shè)置 1組撥碼開關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 一 3任一所述的模擬機(jī)通用單板控制器，其特征在于，所述EEPROM 存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)參數(shù)配置碼，所述參數(shù)配置碼由模擬機(jī)主機(jī)按照一定的規(guī)則通過USB接口 刷新數(shù)據(jù)，所述模擬機(jī)通用單板控制器采用帶線程管理的操作系統(tǒng)編程，每次上電時(shí)首先 讀取EEPROM存儲(chǔ)器中的參數(shù)配置碼，并根據(jù)參數(shù)配置碼中所包含的參數(shù)初始化模擬機(jī)單 板控制器上的資源，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的線程。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬機(jī)通用單板控制器，其特征在于，所述參數(shù)配置碼包含 的參數(shù)包括設(shè)備PID、I/O編碼、輸入檢測(cè)的采樣周期及AD采樣的檢測(cè)周期，所述設(shè)備PID 用于識(shí)別不同的模擬機(jī)通用單板控制器，所述I/O編碼用于使能對(duì)應(yīng)的I/O接口，所述輸入 檢測(cè)的采樣周期用于每隔固定周期檢測(cè)I/O接口是否有輸入量，所述AD采樣的檢測(cè)周期用 于每隔固定周期檢測(cè)AD轉(zhuǎn)換器是否有變化量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的模擬機(jī)通用單板控制器，其特征在于，所述輸入檢測(cè)的采樣 周期為200ms，所述AD采樣的檢測(cè)周期為100ms。
7. -種基于USB總線傳輸?shù)哪M機(jī)通用單板控制器的控制方法，其特征在于，所述控 制方法采用權(quán)利要求5任一所述的模擬機(jī)通用單板控制器，所述控制方法包括： 初步化的步驟，讀取EEPROM存儲(chǔ)器中的參數(shù)配置碼，并根據(jù)參數(shù)配置碼對(duì)I/O控制器、 AD轉(zhuǎn)換器、PWM控制器及繼電器控制器依次進(jìn)行初始化設(shè)置； 線程啟動(dòng)的步驟，分別啟動(dòng)協(xié)議處理線程、輸入檢測(cè)線程、輸出控制線程、AD采樣線程、 繼電器控制線程及PWM控制線程進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的處理，其中，所述協(xié)議處理線程用于收發(fā) USB接口的數(shù)據(jù)，解析模擬機(jī)主機(jī)的控制指令，并周期性的將輸入隊(duì)列中的開關(guān)量信息傳遞 至模擬機(jī)主機(jī)；所述輸入檢測(cè)線程用于按照參數(shù)配置碼中的采樣周期設(shè)置周期性的檢測(cè)對(duì) 應(yīng)設(shè)備的輸入信號(hào)，識(shí)別出對(duì)應(yīng)的跳變信號(hào)并將此跳變信號(hào)傳遞至協(xié)議處理線程中的輸入 隊(duì)列；所述輸出控制線程用于解析來自協(xié)議處理線程的輸出量控制指令，完成對(duì)應(yīng)輸出口 的控制；所述AD采樣線程用于按照參數(shù)配置碼中AD采樣的檢測(cè)周期檢測(cè)AD采樣值，并將 采樣值傳遞給協(xié)議處理線程，再由協(xié)議處理線程傳遞至模擬機(jī)主機(jī)；所述繼電器控制線程 用于解析來自協(xié)議處理線程的繼電器控制指令，完成對(duì)應(yīng)繼電器的控制；所述PWM控制線 程用于解析來自協(xié)議處理線程的舵機(jī)位置的控制指令，并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)PWM信號(hào)以完成 對(duì)舵機(jī)位置的控制。
8. -種小型飛機(jī)模擬訓(xùn)練器，其特征在于，包括權(quán)利要求1 一 6任一所述的模擬機(jī)通用 單板控制器，所述模擬機(jī)通用單板控制器通過USB接口連接訓(xùn)練器主機(jī)，所述模擬機(jī)通用 單板控制器通過開關(guān)量信號(hào)接線座連接作為輸入量的ELT電門、燈光開關(guān)、電瓶電門、點(diǎn)火 開關(guān)、襟翼電門、配平輪，所述模擬機(jī)通用單板控制器還通過開關(guān)量信號(hào)接線座連接作為輸 出量的電瓶指示燈和LTE指示燈，所述模擬機(jī)通用單板控制器通過PWM接線座連接襟翼指 示器和配平指示器，所述模擬機(jī)通用單板控制器通過AD信號(hào)接線座連接油門控制桿和油 氣混合比控制桿，所述模擬機(jī)通用單板控制器通過繼電器信號(hào)接線座連接計(jì)時(shí)器。
9. 一種大型飛機(jī)模擬訓(xùn)練器，其特征在于，包括多個(gè)權(quán)利要求1 一 6任一所述的模擬機(jī) 通用單板控制器，所述每個(gè)控制器分別通過USB接口與訓(xùn)練器主機(jī)連接，且其中： 控制器一用于連接電門組件； 控制器二用于連接指示儀表； 控制器三用于連接告警信號(hào)牌； 控制器四用于連接操縱桿、腳舵和油門。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的大型飛機(jī)模擬訓(xùn)練器，其特征在于，所述控制器一、控制器 二、控制器三采集的輸入信號(hào)以低速率的通信方式輸入至訓(xùn)練器主機(jī)，所述控制器四采集 的輸入信號(hào)以高速率的通信方式輸入至訓(xùn)練器主機(jī)，所述訓(xùn)練器主機(jī)以高速率的通信方式 輸出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)至控制器二、以低速率的通信方式輸出數(shù)據(jù)至控制器三。
【文檔編號(hào)】G09B9/08GK104062934SQ201410271301
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】楊實(shí), 白楊, 楊正, 王治宇 申請(qǐng)人:珠海翔翼航空技術(shù)有限公司