基于FPGA的1553B通信模块的设计

2010-04-12 17:33:00来源: 张晴晖,李俊萩,段芙蓉,徐安排,张宏翔

  MIL-STD-1553总线是美国国防部制定的一种具有可确定性且传输可靠的数据总线,被广泛应用于军用飞机、军用车辆以及舰载等领域中。目前,1553B总线接口模块的实现主要有2种方式:一种是采用专用的协议芯片(如DDC公司的BU-61580、HOLT公司的HI-6110等);另一种是采用FPGA与CPU结合实现1553B的协议模块。

  本系统采用后一种方式,硬件上采用PowerPC芯片PPC405EP与Xilinx的FPGA芯片XC3S200为系统的核心芯片,使用VHDL语言实现1553B的总线协议。与采用专用的协议芯片实现1553总线接口的方法相比,该方案的成本很低,也很容易根据需要进行功能扩展,使用灵活。

  1 1553总线分析

  在MIL-STD-1553总线上有总线控制器、远程终端和监视器3种设备。其中,最重要的是总线控制器(BC-Bus Controller),总线上的任何操作都是由BC发起的(通过发不同的命令控制总线上的数据传输);远程终端(RT-Remote Terminal)接收BC的命令,并按命令进行相应数据传输;总线监视器(BM-Bus Monitor)对总线上的数据进行接收和存储。

  1553B总线上数据的交互是基于消息机制的。该标准定义了10种消息传输格式,而这10种传输格式都采用前述的3种字类型,总线上的数据传输就是采用这10种消息传输格式中的一种。其传输过程如下:BC通过总线发送某种命令字,所有的RT接收该命令字,并将命令字中的地址域与自己的地址相比较,相同则接收该命令字;随后,RT对命令字进行解析,根据命令完成相应的操作(接收数据字、发送数据字、同步、自检等)。这些操作都会产生相应的状态字发送给BC。BC通过状态字来判断RT是否工作正常。如果RT接收到的命令字中的终端地址是广播地址,则所有的RT都接收该命令,但都不返回状态字给BC。

  2 系统设计

  2.1 系统结构

  系统结构如图1所示。1553B的协议处理以及编解码都由FPGA实现。在同一电路上集成BC、BM和R/T功能,可以通过软件设置来选择所需的功能。同时,其综合了通信和测试功能,既能够检测出各种可能出现的错误,又能根据测试要求产生各种错误。

  CPU芯片采用AMCC公司的PowerPC405EP。该芯片不仅包括一个高性能的RISC处理器内核,还有SDRAM控制器、PCI总线接口、以太网接口、外部ROM和周边资源控制及串行口、IIC接口、通用I/O口等,支持DMA功能。

  系统中的PXI接口是用PowerPC405EP的PCI接口与外部的开关电路扩展实现的。CPU通过EBC总线与1553模块通信,其接口电路由FPGA实现。图1所示接口电路主要完成通道选择、数据环回等功能。

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关键字:FPGA  PowerPC  MIL-STD-1553B  通信模块

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0412/article_1075.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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