课程设计(论文)基于fpga的1553b航空总线协议接口芯片设计[管理资料].pdfVIP

基于FPGA的1553B航空总线协议接口芯片设计

摘要

针对以往1553B航空总线接口电路管理复杂、体积较大、功耗较高、成本

较高、难以重新编程修改、无法适应不同环境多种机体等问题，本文提出利用

FPGA的可移植性、高度集成性、在系统可编程等性能优势，设计基于FPGA的

1553B总线接口芯片。在QuartusII上，采用VHDL语言进行了该接口芯片曼

彻斯特编码器设计；曼彻斯特解码器设计；曼彻斯特数据编码控制与监视器设计，

分析数据字的命令并进行相应控制及监视，以提高可控制性；曼彻斯特解码控制

与监视器的设计，分析数据字工作方式，及时反馈错误，并实现控制与监视，以

提高可靠性。实验结果表明，基于FPGA的1553B总线接口芯片的各模块设计

符合要求，能对数据进行正确的曼彻斯特编码、解码，能对命令进行正确的分析

处理等。应用FPGA进行设计，可获得自主知识产权且性能正确可靠的航空总线

接口芯片，并具备在系统可编程等特点。

关键词1553B航空总线接口芯片FPGAVHDL曼彻斯特编码曼彻斯

：

特解码

目录

1引言-0-

2基于1553b总线协议的系统概述-1-

1553b总线协议概述-1-

-2-

3系统各模块的设计-3-

曼彻斯特解码器模块-3-

-3-

-5-

-6-

曼彻斯特编码器模块-7-

-7-

-9-

曼彻斯特解码采集控制器设计-11-

曼彻斯特编码采集控制器-12-

4仿真图形及实验结-13-

-13-

同步字检测的仿真实验结-13-

曼彻斯特解码器的仿真-13-

-14-

5外围硬件电路-14-

6结论-16-

参考文献-16-

致谢错误!未定义书签。

1引言

MIL-STD-1553B总线协议是一种集中控制式、时分指令/响应型多路串行数

据总线标准，具有高可靠性和灵活性，已经成为现代航空机载系统设备互联的最

有效解决方案。现已广泛应用于飞机、舰船、坦克等武器平台上，并越来越多的

应用于民用领域。

基于现场可编程门阵列(FPGA)核心的MIL-STD-1553B航空总线的设计

实现体现了现代航空电子设计的新思路与方法。此项技术具有多种优势：如废弃

组件管理、降低设计风险、提高集成度、减小体积、降低功耗和提高故障平均间

[6]

隔时间(MTBF)等,吸引着用户将原来的系统转移到此项技术。

在高要求的军用设计中，每项设计模块的设计空间、功耗和重量都必须减少。

特别对于军用航空方面，满足这些要求至关重要。由于上述要求直接作用于芯片

级别，若使用单一的传统芯片，体积减小后会对多项板卡的要求降低，从而导致

外壳封装，元件固定，器件冷却等要求降低。相反的，如若添加组件，必然增加

故障发生概率。如若利用基于现场可编程门阵列(FPGA)来减少芯片数量固然有

助于降低误码率，缓解这些问题。过去,典型的1553B系统一般都由多个COTS

组件构成MIL-STD-1553B总线的I/O通常由单一来源的带有内部处理功能的

ASIC提供,这种内部处理可提供消息处理与缓冲以及对MIL-STD-1553比特流进

行编解码等。ASIC中可能含有也可能没有向MIL-STD-1553总线提供物理接口的

收发器组件。每个ASIC为一个双冗余MIL-STD-1553通道提供此功能。所以支

持多个MIL-STD-1553通道的系统就需要多个ASIC和收发器。与每个

MIL-STD-1553总线的连接是通过板载变压器实现的。最后,由一个或几个可编程

的FPGA设备将MIL-STD-1553ASIC连接到主