基于FPGA的航空总线协议接口设计

2009-07-03 20:40:42 来源：与非网

关键字： FPGA SoPC 航空总线协议 1553B总线控制器

4．1 曼彻斯特编码，解码模块

曼彻斯特码编码／解码是1553B总线接口重要组成部分，曼彻斯特码编解码模块设计将直接影响总线接口的性能。系统编码模块完成曼彻斯特码的编解码，并检测错误。它能够接收具有有效同步字头的曼彻斯特码，并对其译码，识别类型和串并转换、奇偶校验等；编码模块能将处理器输出的并行二进制数据进行曼彻斯特码编码，再加上同步字头及奇偶位，从而输出满足符合1553B标准的字。

曼彻斯特码是一种广泛应用于航空电子综合系统中的总线数据传输的双极性码。它在每个码位中点存在一个跳变，1信号是一个由1到0的负跳沿，而0信号是由0到1的正跳沿。在MIL-STD-1553B协议中其数据格式如图3所示。

系统的编码，解码模块设计采用同步方式，这样，所有的触发器都南一个公共时钟信号实现同步。因此，可以很好解决毛刺和一些竞争与冒险。

编码模块主要分为检测编码周期是否开始并产生同步字头、串并转换并产生奇偶校验位、对数据和奇偶校验位进行编码。

下面给出部分编码模块的源代码：

解码模块也可分为同步字头检测、数据解码、串并转换与奇偶校验3部分。这个过程与编码模块相类似。

4．2 消息处理模块

消息处理模块主要是接收来自PC机的命令，并且将其运行结果上传至PC机。为了能够快速开发系统，采用EDK自带的串口控制器IP Core。由于在Virtex-II Pro开发板上已设计与PC机相连的RS-232串口，并且配有标准的DB-9接口，因此只需通过IP Core 16450-UART控制器接收和发送数据即可实现系统与PC机的消息处理功能。

5 实验结果

通过发送已知数据和示波器观察实际接收到的数据波形，进行系统测试。测试中，输入的十六进制数据为1234H，通过Tektronix公司的TDS3032B型示波器测试输出数据，图4是测得的系统输出的数据波形，其中，波形前3位表示同步字头，先负后正，表示发送的是数据字，正负电平各占1．5μs，中间的16位曼彻斯特码恰好等于发送的1234H，而最后1位数据为奇偶位。因此测试结果证明：该系统设计能够正确接收和发送符合1553B总线接口协议的数据，且工作稳定可靠。

6 结语

采用基于SoPC的设计方法，完成了MIL-STD-1553B航空总线接口逻辑的开发，并利用仪器测试系统。将该系统设计的总线协议接口逻辑固化到FPGA中。可取代国外进口的专用1553B总线控制器器件，从而摆脱长期依赖于国外进口器件的束缚，具有良好的军事和经济效益。该系统的创新之处是采用先进的SoPC技术开发FPGA，全面实现1553B总线接口逻辑，系统具有配置灵活，易于扩展等特点。

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