基于USB接口1553B總線(xiàn)設備檢測系統設計

　1 引言

　　MIL-STD-1553B軍用總線(xiàn)標準,在軍事裝備,特別是飛機系統中得到了廣泛的應用,艦載系統中也正在逐步推廣。對于1553B總線(xiàn)傳輸信息的飛機系統,特別是由該總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )構成的綜合航火控系統、通信系統而言,系統時(shí)實(shí)監測與在線(xiàn)故障診斷均建立在信息錄取的前提下。為了方便錄取1553B總線(xiàn)上傳輸的信息就需要應用1553B總線(xiàn)到計算機標準接口轉換器,目前常用轉換器有1553B-PCI、1553B-VXI等,但在工程實(shí)踐過(guò)程中,它們存在體積大、價(jià)格高、使用不方便等缺陷。相比而言,USB接口具有體積小、攜帶方便、熱插拔等特征,具有不可替代的優(yōu)勢。

　　本文介紹的1553B設備檢測系統就是基于USB接口的。設計包含兩大部分：硬件設計和軟件設計。硬件設計主要實(shí)現1553B接口到USB接口的轉換;軟件設計主要是USB芯片固件開(kāi)發(fā)、USB接口驅動(dòng)、開(kāi)發(fā)計算機測試1553B設備軟件。

　　2 硬件系統設計

　　本系統的硬件設計工作主要集中在1553B與USB總線(xiàn)接口的轉換設計。硬件系統分成三部分：1553B接口轉換電路、FPGA譯碼電路和USB接口電路。如圖1所示。

　　　　　　　　　　

圖1 硬件組成電路

　　2.1 1553B接口轉換電路

　　目前,1553B接口芯片種類(lèi)繁多,根據工程應用場(chǎng)合和實(shí)際需要,我們選用DDC公司BU-61580芯片。BU-61580芯片除了具有遠程終端（RT）功能外,還可以用作總線(xiàn)控制器（BC）、總線(xiàn)監控器（MT）。其內部功能極強,接口靈活、便于控制,有各種封裝形式和供電電壓供用戶(hù)選擇。

　　2.2 FPGA譯碼電路

　　FPGA作為現場(chǎng)可編程器件越來(lái)越廣泛地應用到工程設計中。利用FPGA對系統中信號進(jìn)行譯碼可避免由于開(kāi)始硬件電路設計考慮不周造成的硬件設計錯誤,而且方便系統的以后的升級。本系統中,FPGA通過(guò)1553B接口芯片讀取1553B總線(xiàn)上的數據并暫存在FPGA內部RAM中,然后通知USB接口芯片把數據讀出;同時(shí),還要通過(guò)USB接口接收從PC下發(fā)的數據,重新打包,發(fā)送到1553B設備。

　　2.3 USB接口電路

　　USB接口控制芯片包含兩大類(lèi)：一類(lèi)是需要外置控制器的芯片,還有一類(lèi)為內置控制器,如Cypress公司的CY7C64613芯片。本系統選用PHILIP公司的PDIUSBD12芯片,需外置控制器的芯片。

　　PDIUSBD12芯片是帶有并行總線(xiàn)和局部DMA傳輸能力的全速USB接口器件。片內集成了高性能USB接口器件、SIE、FIFO存儲器、收發(fā)器以及電壓調整器等,可與任何外部微控制器/微處理器實(shí)現高速并行接口（2MB/s）,完全能匹配1553B總線(xiàn)最高傳輸速率（1MB/s）[1]。USB 實(shí)現模塊的核心是PIDUSB12。外置控制器AT89C52的P0口接PIDUSBD12的DATA0～DATA7,用來(lái)傳輸要交換的數據。P0 口所有引腳都要外接上拉電阻。PIDUSBD12的片選信號和復位信號由AT89C52的P1.6與P1.7提供。AT89C52 的P3.6與P3.7作為PIDUSBD12的寫(xiě)讀控制端,AT89C52和PIDUSBD12的ALE相連,PIDUSBD12的掛起狀態(tài)和中斷控制都接高電平。 PIDUSB12的D+和D-加上+5V電源|穩壓器和地就構成了USB接口,從而能與計算機相連。PDIUSBD12與USB的連接通過(guò)1.5K上拉電阻將D+置為高實(shí)現,默認狀態(tài)不與Vcc相連,可用SoftConnect技術(shù)通過(guò)AT89C52發(fā)送專(zhuān)門(mén)的命令來(lái)實(shí)現該連接,允許AT89C52在決定與USB建立連接之前完成初始化時(shí)序,USB總線(xiàn)連接可以重新初始化而不需要撥出電纜[2]。隨后USB設備識別和通信就要依靠固件程序和驅動(dòng)程序了。