【摘要】：近幾十年來(lái)航空航天領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展迅速,航空航天系統(tǒng)對(duì)其內(nèi)部設(shè)備的小型化、通用化、可擴(kuò)展等設(shè)計(jì)要求日益嚴(yán)苛,使用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)總線通信協(xié)議已經(jīng)是目前航空航天領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)方向。MIL-STD-1553B總線是一種集中控制式、指令/響應(yīng)型多路串行數(shù)據(jù)總線標(biāo)準(zhǔn),其具有高可靠性和靈活性等優(yōu)點(diǎn)。隨著1553B總線在航空航天和軍工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,為了降低該總線的應(yīng)用成本和提高應(yīng)用開發(fā)的靈活性,以及為了實(shí)現(xiàn)1553B協(xié)議芯片的國(guó)產(chǎn)化,擺脫對(duì)國(guó)外芯片的依賴,降低工程風(fēng)險(xiǎn)和成本,對(duì)1553B協(xié)議IP核的開發(fā)顯得日益重要。本文在對(duì)1553B總線協(xié)議進(jìn)行深入分析后,采用自頂向下的設(shè)計(jì)思想,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的1553B遠(yuǎn)程終端。本文首先對(duì)1553B總線協(xié)議作了分析研究,著重分析了1553B遠(yuǎn)程終端的功能及其通信模式,在對(duì)協(xié)議深入理解的基礎(chǔ)上確定了遠(yuǎn)程終端設(shè)計(jì)的總體架構(gòu),對(duì)遠(yuǎn)程終端進(jìn)行了詳細(xì)的邏輯功能模塊劃分。其次結(jié)合1553B總線協(xié)議和曼徹斯特碼編解碼原理設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了l553B總線各終端的通用型曼徹斯特II型碼編解碼器,并分別詳細(xì)介紹了編碼器和解碼器的設(shè)計(jì)思路及狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程。同時(shí)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程終端的協(xié)議處理器模塊,對(duì)協(xié)議狀態(tài)機(jī)、通道選擇模塊及雙口RAM的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了細(xì)致的闡述,完整介紹了協(xié)議狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程。再者對(duì)設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程終端的各模塊和整體進(jìn)行了時(shí)序仿真和綜合優(yōu)化,時(shí)序仿真結(jié)果驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的邏輯功能正確。最后利用測(cè)試仿真卡搭建測(cè)試平臺(tái)對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行了板級(jí)驗(yàn)證,通信測(cè)試結(jié)果證明了本設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端的整體功能,可以完成系統(tǒng)的正常通信。本文的各個(gè)模塊均利用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言對(duì)其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),使用Xilinx公司的專用FPGA開發(fā)環(huán)境ISE14.1及其自帶工具ISE Simulator和XST進(jìn)行綜合和仿真。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V243;V443
【圖文】：

MIL-STD-1553B 總線簡(jiǎn)稱 1553B 總線，其全稱是“飛機(jī)內(nèi)部時(shí)分制命令/響應(yīng)多路傳輸數(shù)據(jù)總線”[23]。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)飛機(jī)內(nèi)部傳輸數(shù)據(jù)總線的電氣特性做了明確規(guī)定，還相應(yīng)地提出了一些具體的技術(shù)要求，包括總線通信該如何去操作、總線上所傳輸?shù)男畔⒏袷�、總線通信的時(shí)間要求等，其作用就是為多個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)和消息的媒介[24]。2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成MIL-STD-1553B 總線系統(tǒng)主要由兩大部分組成：掛在數(shù)據(jù)總線上的負(fù)載終端和傳輸介質(zhì)即總線及短接線。總線上所有的終端按其功能及任務(wù)的不同又分為三種類型：總線控制器 BC（Bus controller）、遠(yuǎn)程終端 RT（Remote Terminal）及監(jiān)視器 MT（Monitor Terminal）[25]。常用的典型的雙通道 1553B 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。

圖 2.2 曼徹斯特 II 型雙相電平碼Fig. 2.2 Manchester II biphase level code2.3 數(shù)據(jù)字類型MIL-STD-1553B 總線上的信息是以消息（Message）的形式傳輸?shù)模⒅械膮f(xié)議字都被調(diào)制成曼徹斯特 II 型雙相電平碼。每一條消息最長(zhǎng)由 32 個(gè)協(xié)議字組成，1553B 總線標(biāo)準(zhǔn)確定了三種協(xié)議字類型：命令字、數(shù)據(jù)字和狀態(tài)字[28]，字格式及每位詳細(xì)定義如圖 2.3 所示。每個(gè)協(xié)議字的長(zhǎng)度為 20 位（bit），最前 3位為同步頭，最后 1 位則是奇偶校驗(yàn)位，而中間的 16 位才是有效信息位。有效信息位及奇偶校驗(yàn)位在總線上總是以標(biāo)準(zhǔn)的曼徹斯特 II 型碼存在[29]；同步頭的電平跳變發(fā)生在第二個(gè)位時(shí)的中間，是一個(gè)無(wú)效的曼徹斯特 II 型碼，同步頭的

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本文編號(hào)：2728481