探讨基于DSP的1553B总线系统的设计与实现..doc

探讨基于DSP的1553B总线系统的设计与实现 关键字：DSP?1553B总线 　　现代航空电子综合化系统通常建立在MIL-STD-1553B多路传输数据 总线基础之上，总线控制器（BC）和各个远程终端（RT）必须满足 MIL-STD-1553B规定的各项协议指标要求，才能正确地联网通讯。MIL－STD－1553B是一种时分制，命令/响应，集中控制式多路传输的半双工串行数据总线，其传输速度为1Mb/s，字长为20b，数据有效长度为16b，信息量最大的长度为32个字。其信息格式有总线控制器BC（Bus Controller）到远程终端RT（Remote Terminal），RT到RC，RT到RT，广播式和系统控制式。MIL－STD－1553B总线协议已经发展成为国际公认的数据总线标准，广泛地应用于航空电子综合系统中，目前国内外开发的各种1553B总线采集卡，大多采用的是美国DDC公司生产的BU－6150接口芯片，但是该芯片价格比较昂贵，开发成本较高，另许多商家望而兴叹。 　　本文介绍的基于DSP的1553B总线通讯模块的设计，采用TI公司TMS320F206DSP芯片进行数字信号处理，用FPGA进行现场反复编程，降低了设计成本，满足了1553B通讯模块的开发需求 　　1 1553B总线 　　该1553B总线通讯模块的DSP采用TI公司的TMS320F206，用来实现1553B总线协议的主体部分，实现字和消息的处理等功能TMS320F206是TI公司近年来推出的一种性价比较高的定点DSP芯片，采用静态CMOS集成电路工艺制造而成，DSP芯片先进的哈佛结构允许程序存储器和数据存储器独立编址、独立访问，两条总线可允许数据与指令的读取同时进行，从而使数据的吞吐率提高了一倍；专用的指令集提供了功能强大的信号处理操作。 　　1553B总线是一种时分制指令／响应式多路传输数据总线，具有很高的可靠性和良好的实时性。1553B总线由4种基本硬件组成：传输介质、总线控制器（BC）、远程终端（RT）、总线监视器（MT）。 　　1553B总线采用异步、半双工方式传输，传输速率1 MB／s。1553B总线传输协议规定的传输过程为：BC向某一终端发送一个接收／发送指令，RT在规定的响应时间内发回一个状态字并执行消息的接收／发送。1553B采用双冗余总线，有2个传输通道，保证了良好的容错性和故障隔离。如果当前总线的数据传输出现错误或故障，数据可以自动从冗余总线上传输。1553B总线的传输介质为屏蔽双绞线。其总线结构简图如图l所示。 　　2 系统设计方案 　　该系统以F2812为控制核心，与外围辅助电路构成微计算机系统；由BU-64843协议芯片完成1553B总线的功能。BU-64843提供了丰富的资源。为软件的设计提供了极大的灵活性和可靠性；控制和译码信号利用FPGA实现，FPGA器件电路连接简单，使用方便，使用功能强大的VerilogHDL语言编程，可提高系统的维护性和扩展性。 　　F2812负责消息的读取、处理、写入和BU-64843协议芯片的初始化。接口卡在BC模式下实现1553B总线消息的接收，BU-64843协议芯片每接收完一个消息，就向F2812发送一次中断申请，由F2812响应中断并从相应的RAM区读取接收到的消息进行相应处理，F2812同时完成与上位机的通讯，并把接收到的数据发送出去。与上位机的通讯是利用F2812的串行通信接口（SCI），本系统采用MAX485实现的。 　　3 接口电路的硬件设计 　　系统的硬件电路主要包括：DSP模块、1553B总线接口模块、逻辑综合模块。系统的结构框图如图2所示。 　　3.1 DSP模块 　　DSP芯片功能强、体积小、使用方便灵活，被众多领域广泛应用。F2812是TI公司推出的采用高性能静态CMOS技术的32位定点数字信号处理器，器件上集成了多种先进的外设，为现代控制领域应用提供了良好的控制核心。其特点：1）采用高性能静态CMOS技术，其供电电压为3.3 V，具有150 MIPS的运算能力，可单周期执行32位×32位的乘和累加操作（MAC）或双16位×16位MAC运算；2）片上存储器包括128 k×16 Flash存储器、18 k×16的片内RAM、4 k×16的Boot ROM大容量的片内RAM可满足大多数设计要求；3）具有外部中断扩展（PIE）模块，可支持多达45个外部中断，最多可达56个的可编程通用输入／输出（GPIO）引脚，带有丰富的接口模块包括2个串行通信接口（SCI）、串行外设接口（SPI）和多通道缓冲串口（MeBSP），为建立信号处理平台提供基础。 　　3.2 1553B接口电路 　　传统的1553B接口卡设计时采用BU-61580接口芯片，采用70引脚的双列直插式组件（DIP）封装