驱动波音航时钟
之前一篇文章，我拆了一个波音A15808时钟，这次说一下如何驱动。其实本来是懒得折腾的，正好有个朋友手上有一个A15802时钟，求助我帮他做一个驱动器，于是便有了这个小小的工程。
1. 适用范围
目前已知本文适用的航时钟型号为：
A15551-P1
A15802
A15808
其他航时钟如果有与上述三者同样的航空插头，大概率也可适用。
2. Reverse Engineering and pinouts
上述时钟型号的共同点是，背后均有一个12针的航空插座。据网上资料，插座型号为MS27034H12B12PN。
这一系列的时钟采用28V供电，且内部不含时钟基准，需要外部输入60Hz的时基信号。
A15551由于内部为步进电机驱动计时机械，需要两个相位差90°的方波。而A15802/A15808由于改进为电子计时，只要单相方波即可运行。
连接器的定义：
| Pin# | A15551 | A15802/A15808 |
|---|---|---|
| 1 | Lamp | Lamp |
| 2 | Lamp/Shell | Lamp/Shell |
| 3 | +28V | +28V |
| 4 | GND | GND |
| 5 | LAMP/Shell | Lamp/Shell |
| 6 | 60Hz_Phase1 | 60Hz |
| 7 | 60Hz_Phase2 | NC |
| 8 | RUN/STOP Switch (NO) | Chronometer_IO1 |
| 9 | Chronometer relay | Internal GND |
| 10 | RUN/STOP Switch (NC) | Chronometer_IO2 |
| 11 | NC | Display dimming |
| 12 | NC | Unknown (measures 10V) |
信号具体说明：
- Lamp为表盘照明灯泡供电，采用4颗WI-7041，电压为5V，单个灯泡电流115mA
- Lamp/Shell为灯泡的另外一极，同时连接机壳用于接地。值得注意的是照明电源和外壳与时钟的电子部分完全隔绝。
- +28V电源输入的范围其实很宽，实测到15V附近时钟仍能正常运行。
- 我抄了一下60Hz时钟信号输入后面的电路，发现两个时钟都是过了隔直电容后通过电阻分压接到一个三极管上，放大后给后续电路使用。根据估计和实测，5V电平完全可让电路正常工作。
- 对于A15551，要想让秒表可正常工作，需要短接8-9脚或9-10脚。其中，8/10号脚在内部连接到面板上控制秒表的按钮上，按钮带自锁，按一下将8脚接电源，再按一下将10脚接电源。9脚在内部连接控制秒表运转/复位的时间继电器。
- 对于A15808，秒表的控制更为复杂。以下是抄出来的信号处理电路。
其中，8号和10号针脚各自连接到一个与非门，同时还通过两个二极管连接到面板上的RUN/STOP/RESET按钮。按下按钮，两个信号线同时被拉低，从而控制后续的秒表逻辑。
当8号和10号中的任意一个引脚从外部被拉低(与9号脚短接)时，也会触发秒表动作。但如果触发的是8号脚，再次拉低8号不会起到任何作用，秒表会继续运行，直到10号脚被拉低，秒表停止。此时10号脚又失去作用，需要拉低8号脚，触发秒表复位。同理，如果开始时触发的是10号脚，则后续需要依次触发8/10号脚，完成停止和复位操作。
对于这么奇怪的控制逻辑我也不清楚其作用。不过大致猜测，在波音747飞机上，主驾/副驾和机师都有一个时钟。可能他们的时钟8/9/10号信号线并联在一起，从而可以同步三者的秒表，方便三个人之间配合工作。 - 对于A15802/A15808，11号脚可以控制灯丝显示管亮度。0-5V分别为最暗(熄灭)和最亮。我也尝试用PWM驱动，也可以达到控制目的。
3. 控制板
其实，用随便啥东西，甚至一个Arduino就可以驱动时钟走时了，不过这样送朋友毕竟不太美观。因此我折腾了一个控制板，前后花了大约三天。控制板采用Attinny214单片机+RX8025T。我没有用RX8025T的RTC功能，只是用了32768Hz的时钟输出来计时。由于RX8025T内部是DTCXO，理论上可以达到±5ppm的精度，约等于一年误差不超过160秒。
控制板采用24V输入，满足时钟工作完全没问题。同时加了背光灯和显示亮度调节/自动控制。按钮短按为开关表盘背光，长按为开关自动亮度控制。
连接器是比较头疼的问题。经测量，连接器的针脚直径1mm。我在某宝找到了一种冠簧连接器比较合适，但卖家存货所剩不多，我把剩下的几十根全买回来了。
用照相机拍连接器，ps拉正后测量尺寸，画封装。
最终做出来的成品：
PCB和单片机工程请见附件。
Atmel Studio Project
Altium PCB Project
Attiny214采用最新的UPDI单线协议下载，下载工具推荐使用pyupdi。
https://github.com/mraardvark/pyupdi
4. Bonus
在A15802/A15808上，除了原有的12针连接器，还多了个非常大的航空插头。然而实际用上的针脚却非常少。我发现，这个插头实际有用的除了一个地线外只有两个脚，用于输出时间戳信号。时间戳信号为一串RZ码，采用BCD格式，每隔100ms发送依次。两个信号脚的输出除了极性相反以外没有任何区别。我猜这个信号或许是用于飞行记录仪(FDR)或者应答机?
(以下波形代表当前时间为00:03:52)