随着航空电子技术的发展,如何提高产品的可靠性,减小系统的重量、体积、功耗等,已成为硬件设计的一种趋势。国内公司研究设计了一款具有自主知识产权的离散量信号接口芯片,可替代传统的离散量接口电路设计方案,解决离散量输入电路使用的器件多、添加激励测试复杂、占用主机资源较多,尤其在离散量处理路数增加时,硬件电路设计占用板面大、功耗大等问题。基于以上背景,本论文提出了一种基于HKA03201芯片的离散量接口解决方案。
1 传统离散量接口解决方案
传统离散量信号的处理方案主要由FPGA、采样电路、BIT电路构成。该方案采用光耦或比较器完成离散量信号的转换,通过无源RC电路进行信号滤波,继电器注入测试量,采用可编程器件FPGA构建控制和主机接口。32路采样电路包含光隔8个,比较器8个,电阻电容各96个,闪电防护器件32个,继电器8个,总元件数大于150个,电路板面积为200 mm×200 mm。
传统系统方案存在以下缺点:
(1)由于使用无源滤波电路、高压保护管以及光隔比较器用于抗浪涌、闪电防护以及转换接收,器件种类和数量繁多,导致系统方案体积大、重量大、功耗高、可靠性差,且分立器件构成的板级电路使用方法固定、模式单一、灵活性差;
(2)受分立元件特性限制,离散量信号处理速率、转换可靠性及延时控制等关键性能指标无法满足高可靠、高性能离散量转换处理的发展需求;
(3)由于器件种类多、渠道分散,质量难以有效控制;同时,高性能核心器件不易采购,自主保障困难;
(4)离散量信号处理时,需要系统软硬件配合,占用大量的系统资源。
基于传统离散量处理方案的缺点,急需寻找新的离散量解决方案来应对以上问题,以满足新一代航空电子系统对离散量接口电路设计可靠性、功耗、体积、重量的要求。