基于SOPC 的1553B 總線(xiàn)接口邏輯設計

　　摘要:針對1553B 總線(xiàn)協(xié)議控制器基本依賴(lài)于進(jìn)口專(zhuān)用芯片現狀，提出了以Xilinx 公司Virtex-II Pro FPGA 為核心實(shí)現1553B 總線(xiàn)接口邏輯的系統設計方案。采用SOPC 技術(shù)，將PowerPC 405 硬核處理器與總線(xiàn)接口邏輯集成在一片FPGA 上，從而使系統集成度高、功能強大、擴展性強。通過(guò)測試表明，系統工作穩定可靠，滿(mǎn)足1553B 總線(xiàn)協(xié)議標準。

　　1 引言

　　數據總線(xiàn)是飛機航電系統中首先運用的數字電子設備之一，MIL-STD-1553B 就是其典型代表，它利用一條屏蔽的雙絞線(xiàn)進(jìn)行帶有時(shí)鐘信息的數據傳輸。1553B 具有高可靠性的特點(diǎn)，它已經(jīng)成為我國航空航天領(lǐng)域廣泛采用的軍用總線(xiàn)標準。由于1553B 總線(xiàn)協(xié)議控制器基本依賴(lài)于進(jìn)口的專(zhuān)用芯片，價(jià)格昂貴，還受到限制，并且這些芯片需要很多外圍的硬件電路配合工作，如果完成整個(gè)總線(xiàn)接口板的設計，還需要單獨的MCU，集成度不高，這樣就在某種程度上限制了設計能力。隨著(zhù)嵌入式技術(shù)的發(fā)展，可編程片上系統設計(System on aProgrammable Chip,SOPC)技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到實(shí)際應用。本文采用SOPC 技術(shù)，以Xilinx 公司的Virtex-II Pro FPGA 為核心，實(shí)現1553B 總線(xiàn)傳輸協(xié)議的接口邏輯設計。

　　2 1553B 數據總線(xiàn)傳輸協(xié)議簡(jiǎn)介

　　現在廣泛采用的 1553B 標準是根據1973 年軍標1553 原版基礎上發(fā)展而來(lái)的。1553B是一種集中控制式、飛機內部時(shí)分指令/響應型多路串行數據總線(xiàn)標準，具有高可靠性和靈活性，已經(jīng)成為現代航空機載系統設備互聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)，廣泛應用于飛機、艦船等武器平臺上。1553B 數據總線(xiàn)的傳輸速率為1Mbps，協(xié)議規定3 種字：命令字、數據字和狀態(tài)字。字的長(cháng)度為20 個(gè)bit，且由3 部分組成：同步頭(3bit),消息塊(16bit)和奇偶位(1bit)。信息量最大長(cháng)度為32 個(gè)字?？偩€(xiàn)系統由一個(gè)總線(xiàn)控制器(BC)與不多于31 個(gè)的遠程終端(RT)組成，有時(shí)系統中還可以加入總線(xiàn).(MT)，由于終端類(lèi)型的不同，可辨別出命令字和狀態(tài)字，命令字由BC 發(fā)出，而狀態(tài)字則由RT 發(fā)出?？偩€(xiàn)上傳輸的信息格式主要有BC 到RT，RT到BC，RT 到RT，廣播方式和系統控制方式。

　　3 系統結構及功能

　　系統采用 Xilinx 公司的Virtex-II Pro XC2VP30 FPGA 為核心，其內部帶有2 個(gè)PowerPC405 處理器核?？偩€(xiàn)接口協(xié)議實(shí)現是基于Xilinx Virtex-II Pro 開(kāi)發(fā)系統平臺的，Virtex-II Pro開(kāi)發(fā)平臺是整個(gè)系統的核心，可以快速的搭建1553B 總線(xiàn)實(shí)現平臺。系統的硬件平臺主要由Virtex-II Pro 開(kāi)發(fā)板、總線(xiàn)轉換器、總線(xiàn)終端設備和PC 機構成，系統結構如圖1 所示。

　　在系統的開(kāi)發(fā)中，為了提高開(kāi)發(fā)效率，同時(shí)系統主要驗證的就是1553B 總線(xiàn)協(xié)議模塊，因此可以充分利用Xilinx 公司的Virtex-II Pro 開(kāi)發(fā)板。開(kāi)發(fā)板上具有豐富的資源，主要包括：XC2VP30 芯片、SDRAM(可以擴展到2GB)、高速SelectMAP FPGA 配置PROM、RS232 串口、嵌入平臺的USB 配置端口、高速系統擴展接口(與FPGA 的I/O 管腳相連)并可選擇差分或單端模式、PS2 接口、AC97 音頻接口、板上10/100M 以太網(wǎng)設備等等。這些豐富的板上資源為1553B 總線(xiàn)協(xié)議邏輯的開(kāi)發(fā)提供了支持。