USB的便攜式ARINC429總線(xiàn)通信設備設計

2 硬件設計
2．1 C8051F340接口設計
C8051F340作為設備的中央控制單元，其外圍接口主要分為兩部分：與PC機的USB通信接口和與ProASIC3的自定義總線(xiàn)接口。C8051F340的外圍接口電路如圖2所示。

由于C8051F340片內集成了一個(gè)USB總線(xiàn)控制器，因此它與上位機的USB通信直接通過(guò)D+和D-兩個(gè)差分信號引腳完成的，接口非常簡(jiǎn)單。C-8051F340與Pr0ASIC3之間的通信通過(guò)C8051F340的8位數據線(xiàn)、16位地址線(xiàn)，以及讀()、寫(xiě)()、復位(RESET)3個(gè)控制信號來(lái)完成。
C8051F340與ProASIC3均采用USB總線(xiàn)供電，C8051F340采用3．3 V供電，而ProASIC3采用3．3 V和1．5 V供電。由于USB總線(xiàn)提供的是5 V電源，因此在本設計中采用了美國NS公司的電源穩壓芯片LMlll7。該芯片根據電壓輸出的不同分為不同的型號，這里選用了1．5 V和3．3 V兩種型號。
2．2 429電平轉換電路設計
2．2．1 429發(fā)送通道電平轉換電路
429發(fā)送通道電平轉換電路的功能是將ProASIC3產(chǎn)生的CMOS電平信號轉換為429電平信號。目前有幾家公司專(zhuān)門(mén)從事429通信芯片的生產(chǎn)，其中也包括429發(fā)送通道電平轉換芯片。采用這種專(zhuān)用芯片的優(yōu)點(diǎn)是接口電路設計簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是芯片價(jià)格昂貴。本設計的需求為8路發(fā)送通道，從成本上考慮，不易采用專(zhuān)用芯片，而是利用集成運放設計發(fā)送通道的電平轉換電路。圖3為429發(fā)送通道電平轉換電路。圖中的A和B是由ProASIC3產(chǎn)生的信號，TXA和TXB是經(jīng)電平轉換電路調理后形成的ARINC429信號。表1為429發(fā)送通道電平轉換電路的功能表。

該電路設計采用了Linear公司的雙運放集成芯片LTl497。該芯片的最大特點(diǎn)為輸出功率大，最大輸出電流為±125 mA，完全滿(mǎn)足ARIN-C429通信標準的功率要求。采用NI公司的MultisimlO進(jìn)行電路仿真，并實(shí)際運行測試。測試表明，仿真結果與實(shí)際運行結果一致，完全符合ARINC429通信標準要求。
2．2．2 429接收通道電平轉換電路
429接收通道電平轉換電路的功能與429發(fā)送通道電平轉換電路的功能完全相反，它是將429電平信號轉換為CMOS電平信號，以便讓ProA-SIC3對其進(jìn)行處理。接收通道的電平轉換采用HOLT公司的HI-8448實(shí)現。HI-8448為8路429接收芯片，可負責8路429接收通道的電平轉換。

3 軟件設計
系統軟件程序主要由ProASIC3內核、C8051F340固件程序和上位機控制界面程序3部分組成。