49 浅谈xx机载设备专用检测设备的国产化研制-董宝君(4)

第二十八届（2012）全国直升机年会论文 浅谈 XX 机载设备专用检测设备的国产化研制 董宝君 陈 晋 （国营锦江机器厂 四川成都 610043） 摘 要：本文主要介绍某系列直升机 XX 机载设备专用检测设备的研制过程，重点讲解串口通信协议的 破解及检测设备软件的设计过程 关键词： 机载设备，检测设备，串口通信协议，检测软件 1 引言 目前，我国大量引入俄制直升机，为应对直升机上机载设备的检测修理，需使用专用的检测设 备。但是，由于检测设备由俄罗斯制造，购买困难，且成本过高，难以接受。即使购买到设备，使 用权限一般也会受到限制，许多功能不能完全实现，且设备故障或需要进行升级时，会依赖于俄罗 斯的技术力量，最终导致受制于人的不利局面。 为了不束缚于俄方的技术力量，破解机载设备与俄制检测设备的通信协议，进而自主研发专用 检测设备，就显得尤为重要了。下面通过对串口通信的介绍，进而引入对通信的破解，最终完成专 用检测设备的研制。 2 串口通信简介 所谓“串口通信 “是指外设和计算机间使用一根数据信号线,数据在一根数据信号线上按位进行传 输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。其本质就是实现 CPU 与外围数据设备的数据格式转 换（或者称为串并转换器） ，即当数据从外围设备输入计算机时，数据格式由位(bit)转化为字节数 据；反之，当计算机发送下行数据到外围设备时，串口又将字节数据转化为位数据。 3 串口通信协议的破解 3.1 XX 机载设备数据包含义的侦测破译 通过专用的串口调试软件及示波器等试验设备，对 XX 机载设备与俄制专用检测设备之间的通 信进行检测，在其通信过程中截获到了 XX 机载设备给检测设备实时发送的数据信息。通过对该数 据信息进行分析，发现这些数据存在着一定的规律，即该数据信息的每 xx 个字为一个完整的数据 包，在一定的周期内不断的重复发送，保证了数据能够实时的进行刷新。通过反复的试验及一定的 侦测手段，将该数据包内的模拟量、离散量提取出来。. 3.2 破解 XX 机载设备与检测设备之间的握手协议 XX 机载设备与检测设备未进行握手前，虽能实时发送数据信息，但不能提供内部原始数据， 且不允许检测设备对其内部数据进行修改。 通过反复的试验及一定的侦测手段，将检测设备与 XX 机载设备间的握手协议进行破解，并通 过示波器的监控，掌握检测设备询问指令代码的发送时序。下面对检测设备发送的询问指令代码进 行简单分析： （55 58 00 00 00 00 00 55 56 00 00 00 00 00）为询问 1 指令代码，该指令代码发送完毕后，等 1143 待一定时间发送询问 2 指令代码； （55 57 00 00 00 00 00）为询问 2 指令代码，该指令代码发送完毕后，等待一定时间发送结束 指令代码； （55 58 00 00 00 00 00）为结束指令代码，该指令代码发送完毕后，检测设备应与 XX 机载设 备握手成功。 3.3 破解检测设备对 XX 机载设备的数据修改指令 检测设备与 XX 机载设备握手成功后，可发送特定指令代码，对 XX 机载设备内部各项数据等 进行修改。通过反复侦测，破解其数据修改指令代码。 为了在修改数据前，读出 XX 机载设备内的原始数据，需要进行数据的反读，由于各项数据分 散在握手后 XX 机载设备所发出的多个数据包中，寻找的难度很大。只有对 XX 机载设备握手前数 据包、握手后数据包、检测设备所发出的修改指令代码等数据进行反复的甄别比较，才能拾取到分 散在不同数据包中的数据信息，并将这些零散的数据信息拼凑到了一起，还原各项数据信息。 4 国产化检测设备软件部分的设计 4.1 软件算法简介 软件中的算法主要包括两方面内容： XX 机载设备中一个数据包内的特定指令代码,转化为检测设备中模拟量显示区内显示的数据 ,需 要一定的算法； 对 XX 机载设备内的数据进行修改时，软件会自动生成校验码，这也需要一定的算法。 通过不断的推理演算，上述两种算法已被破解。 4.2 检测设备软件模拟量显示区功能的实现 国产化检测设备能够通过模拟量显示区实时显示出 XX 机载设备的各项数据。 为了将各项数据从一个数据包中提取出来，需要对 XX 机载设备实时发送的每个数据包内的数 据进行分段剥离，并嵌入算法。由于这些数据包的数据量极大，且对实时性的要求极强。因此，分 段提取数据包中的内容，并通过算法将指令代码赋予实际的含义困难很大。但是，通过对通信流量 及时钟的准确控制，解决了上述难题，从数据包中提取出了各项数据，并嵌入算法，最终实现了软 件模拟量显示区的显示功能。下面对举例对设备中的某些数据组所对应的算法进行分析： a. 对于数据 1，设数据组指令为(ab cd)，模拟量显示区的显示数据为 Y，则 Y=(32a+b) *0.1+(32c+d)*25.6； b. 对于数据 2，设数据组指令为(ab cd)，模拟量显示区的显示数据为 Y，则 Y=(16a+b) *0.01+(160c+d)*12.8； c. 对于数据 3，设数据组指令为 (ab cd)，模拟量显示区的显示数据为 Y，则 Y=(160a+b) *0.2+(106c+d)*256； d. 对于数据 4,设数据组指令为(ab cd)，模拟量显示区的显示数据为 Y，则 Y=(160a+b) *0.0735+(16c+d)*18816。 4.3 国产化检测设备软件数据修改功能的实现 除了软件模拟量显示区功能的实现外，对 XX 机载设备内部数据进行修改也是检测设备的一项 必不可少的功能。在前期试验中已将指令信息采集出来，通过分析，找出了各项数据的分区。通过 进一步的试验发现，该数据修改指令对于实时性的要求很高。为了解决困难，实现上述功能，需要 1144 完成大量的工作。 数据反读功能的实现。在数据修改前，先读出 XX 机载设备中的各项原始数据，再根据需要， 对不同的数据区内容进行修改。 将数据转换为指令代码，发送给 XX 机载设备。为实现该项功能，必需保证数据转换成指令 代码的正确性。通过对大量数据的分析，发现数据与指令代码的转换符合一定的规律，根据这些规 律，编写程序，实现了数据与指令代码的转换。 校验码的运算。由于 XX 机载设备中不同的数据对应着不同的校验码，若仅数据区正确，校 验码区不正确，仍无法修改 XX 机载设备内的数据。虽然校验码随数据的改变而改变，但它的生成 满足一定的算法。通过大量的数据采集工作，并对采集到的数据进行分析运算，终于掌握了校验码 的生成算法。 5 结论 在此次国产检测设备的研制过程中，主要分为了两个步骤：1.破解 XX 机载设备与俄制检测设 备间的通信协议；2.根据破解的通信协议，设计软件，研制国产检测设备。本次设备研制工作难点 主要是串口通信协议的破解。相信随着对通信协议认识的加深，会有更多的俄制检测设备被国产化 替代。 参 考 文 献 1 李江全,VB 数据采集与串口通信测控应用实战,2010 年 6 月 2 曹卫彬,C/C+串口通信典型应用实例编程实践 ,2009 年 7 月 3 李江全、张茜、李伟,VB.NET 串口通信及测控应用典型实例,2002 年 6 月 4 张辉 ,VB 串口通信及编程实例,2011 年 4 月 Is shallow to talk that the domestic products that the XX machine carries an equipment exclusive use examination equipment turns to develop Dong Baojun Chen Jin (Is state-run glorious river machine plant , ChenDu Sichuan , 610043) Abstract: This thesis mainly introduces the development process of special test facility for airborne equipment of XX series helicopter, which emphasizes analyzing the process of cracking serial port communication protocol