应用领域：国防航空

方案类型：成品

主控芯片：STM32F407

方案概述以STM32F407芯片为控制核心，为某民航公司开发了维修训练模拟器，通过提供与实装基本一致的操作环境 、操作器材，通过软硬件仿真技术，创造出贴近实际使用环境的训练场景，使操作人员在低成本的模拟器上方便、安全的进行操作，并进行专门的特情处置训练和故障排除训练等，还可以利用考核系统对训练人员进行实际操作考核，合格后再进行实际装备的训练。这种方式，可以很好地训练机务人员的维修、保障能力，还能最大限度地避免设备的人为损坏和节约训练经费。

STM32F407/417

STM32F407/417系列面向需要在小至10 x 10 mm的封装内实现高集成度、高性能、嵌入式存储器和外设的医疗、工业与消费类应用。

STM32F407/417提供了工作频率为168 MHz的Cortex™-M4内核(具有浮点单元)的性能。

性能：在168 MHz频率下，从Flash存储器执行时，STM32F407/417能够提供210 DMIPS/566 CoreMark性能，并且利用意法半导体的ART加速器实现了FLASH零等待状态。DSP指令和浮点单元扩大了产品的应用范围。

功效：该系列产品采用意法半导体90 nm工艺和ART加速器，具有动态功耗调整功能，能够在运行模式下和从Flash存储器执行时实现低至238 µA/MHz的电流消耗(@ 168 MHz)。

丰富的连接功能：出色的创新型外设：与STM32F4x5系列相比，STM32F407/417产品还具有符合IEEE 1588 v2标准要求的以太网MAC10/100和能够连接CMOS照相机传感器的8~14位并行照相机接口。

2个USB OTG(其中一个支持HS)

音频：专用音频PLL和2个全双工I²S

通信接口多达15个(包括6个速度高达11.25 Mb/s的USART、3个速度高达45 Mb/s的SPI、3个I²C、2个CAN和1个SDIO)

模拟：2个12位DAC、3个速度为2.4 MSPS或7.2 MSPS(交错模式)的12位ADC

定时器多达17个：频率高达168 MHz的16和32位定时器

可以利用支持Compact Flash、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器的灵活静态存储器控制器轻松扩展存储容量

基于模拟电子技术的真随机数发生器

STM32F417还整合了加密/HASH处理器，为AES 128、192、256、3DES和HASH(MD5、SHA-1)实现了硬件加速。

集成：STM32F417x系列具有512KB(仅限于WLCSP90封装)~1MB Flash和192KB SRAM，采用尺寸小至4 x 4.2 mm的64~144引脚封装。

STM32F407/417产品系列具有512KB~1MB Flash和192KB SRAM，采用尺寸小至10 x 10 mm的100~176引脚封装。

飞机维修训练模拟器

航空(飞机)模拟器的应用已有几十年的历史。按照不同的用途，可以分为操作训练模拟器和工程技术模拟器两大类型。工程技术模拟器又可分为研究型模拟器和维修训练模拟器。由于各种因素的限制，维修模拟器一直滞后于其它两种类型的模拟器。维修模拟器主要用于对飞机各系统(机载设备)的运行过程、操作规律、技术性能和结构特征进行模拟，以适应对其技术原理、结构特征和维护过程进行模拟训练的需要。维修模拟器对于提高航空维修训练水平，降低寿命周期内的使用费用，具有十分重要的意义。

飞机维修模拟训练，是指飞机维修训练是在模拟训练器/系统上进行。模拟训练装备包括模拟训练器材、模拟训练软件以及虚拟现实训练系统等。 维修模拟训练以安全、经济、可控、可多次重复、无风险、不受气候条件和场地空间限制，既能常规操作训练，又能培训处理各种事故(包括灾难性事故)的应变能力，具有训练的效率高、成本低等独特优势，一直受到各国民航维修企业的高度重视，特别是面对当前既要提高机务维修人员的维修能力又要降低培训成本的今天，世界各国民航维修企业和学校均将模拟训练视为维修训练必不可少的甚至是唯一安全、经济而有效的工具和手段，加以重点发展。

分类

对飞机维修模拟器的分类方法，目前尚无统一的标准和规范。大致可以按照结构特点、应用目的和配置方式进行分类。

1根据训练要求和训练目的的分类

根据训练任务的不同，维修模拟器可以分为综合模拟器、专业模拟器和任务模拟器三种。综合模拟器可对飞机全部(或多个)系统的维修工作进行综合的模拟训练;专业模拟器可对机械、特设、武器、电子等单一专业的维修工作进行模拟训练;任务模拟器则主要对一个分系统(或一种机载设备)的维修工作进行模拟训练。

2根据安装环境和配置方式的分类

主要分为三种类别:地面固定式模拟器、移动(机动)式模拟器和嵌入(结合)式模拟器。地面固定式模拟器主要安装在院校、模拟训练中心的固定实验室(教室)中;移动式模拟器通常将模拟器安装在可移动的载体中，利用专用电缆和无线通讯链路，实现与分布位置不同的设备，或与外场的飞机系统的连接，进而构成完整的模拟系统;嵌入式模拟器则是将模拟器整体嵌入飞机(机载设备)实装中，或者作为武器系统的一个组成部分，或者作为其外部扩展的一个子系统。

3根据结构特点和实现技术的分类

(1)全尺寸模拟器

具有与实装完全相同的外形，设备(机件)的安装位置及连接关系与实装完全一致，如以色列IAI公司的Kfir C2维修模拟器和美国ECC公司的C-17A发动机维修模拟器。维修人员可以真实的工具和仪器(或模拟仪器)进行维修训练，获得与实装完全一致的维修模拟环境。这种模拟器逼真度最高，但体积大、造价高，不利于对系统(设备)工作原理的理解。

(2)半尺寸模拟器

大部分维修模拟器属于这一类型。对于重要的维修操作环境与实装保持一致(如座舱)，各系统(设备)的机件则安装在模拟面板上，采用机上连接或原理性连接方式。如加拿大Atlantis公司的F-15、F-18、S-70维修模拟器和美国ECC公司的F/A-18电子设备维修模拟器。这种模拟器既减小了体积，又保证了主要操作环境的一致性.

(3)桌面模拟器

又可称为软模拟器，使用计算机屏幕或头盔显示器来显示模拟维修操作界面。如英国Pennant的Hawk CBT系统。这种模拟器体积小、成本低、可移动或嵌入式使用，同时，还可方便地扩展为远程模拟训练系统。

主要技术

全尺寸和半尺寸模拟器属于半物理仿真，桌面模拟器则接近于数学仿真.三者在技术上基本一致，特别是核心部分数学模型是完全一致的，主要在模拟操作界面上存在差别。

建模

数学模型的建立是以飞机维修仿真系统为基础，是模拟系统逼真度的关键。飞机维修模拟器的数学模型主要包括飞机系统仿真模型和环境仿真模型.

飞机系统仿真模型，包括发动机、液压、燃油、操纵、环控、电气、仪表、飞控和武器等系统，以及机载电子设备。为满足维修的需要，这类模型除具有各种逻辑控制关系，并直接与各种开关(旋钮)和仪表(显示器)连接外，还必须按系统/子系统/成附件的层次，逐级划分到可维修的模块，并建立测试点与调整点和更换件之间的控制关系。环境仿真模型则主要是音响系统，用于仿真各种设备的工作声音，如发动机的起动、工作和停车的声音。

数据库

维修模拟器的数据库由数据表系统、数据存储区、公共变量区与符号字典组成。数据表系统包括所有常量和变量名以及仿真程序所应用的有关数据(包括原始数据和实时仿真结果数据)。实时仿真程序模块之间的数据传递是通过全局符号变量和公共数据区实现的。符号字典则需对这些数据传递进行统一管理，对整个数据库起着封装的作用，为模型库和调试环境对数据的访问提供数据接口。维修仿真数据库管理系统需实现原始数据格式的转换、数据管理、符号字典管理和系统管理四项功能。

飞机显示装置仿真

飞机显示装置是性能参数的显示窗口，给维修技术人员提供各种视觉信息.维修模拟所需的飞机显示装置包括:各种信号(灯)指示、仪表和电子显示器(EDU)。

(1)信号(灯)指示装置的仿真

采用实装信号灯(盒)，由控制计算机的D/O直接驱动。

(2)仿真仪表

模拟器上的仪表，有三种仿真方法:直接引用仪表、改装仪表和计算机实时图形仿真仪表。由机载计算机控制的仪表，如：导航和飞控仪表、大气数据计算机仪表等，当模拟器的接口与机载系统相应接口相同时，可直接采用该类仪表。对于指示器与传感器合为一体的仪表或模拟式计算机控制的仪表，需在内部改装成直流或交流驱动后使用。采用计算机实时图形图像技术在显示器(CRT、LCD)上生成的数字式图形仪表，由于成本低，便于使用和维护，因此在维修模拟器应用最为广泛。

(3)电子显示器

机载电子显示器，如EFIS、平显、EDU等，均采用相近的CRT或LCD仿真.

音响模拟

在维修工作中，设备的工作声音是判断其工作是否正常的重要依据，因此，必须提供逼真的音响效果。要逼真地模拟飞机的音响，必须保证模拟音响与真实设备的各种音响具有一致的频宽和幅值，以及一致的变化规律。音响数据一般都是经实录获取。对于变化简单的音响，可以采用分段固定的声音文件，根据输入的控制信号，调用回放相应的声音文件。对于复杂的工作音响，如发动机试车的音响，则需分析其频谱，获得生成各种声音的数据，建立相应的音响数据文件。在模拟器中，判断不同的状态和条件，实时计算不同声音的频率和幅值，并进行必要的修正。然后再将不同波形声音的频率和幅值输出到音响发生器上。