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基于FPGA的航电接口板设计

作　者: 冯成
导　师: 杜国平
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 1553B航电总线协议转换 FPGA RS-422总线 VHDL
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 2次
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内容摘要

1553B总线是一种可靠性高、实时性好的多路数据总线，已广泛地应用在航空电子系统中。目前，1553B航电总线系统中的关键器件总线接口芯片主要依赖进口，而且专用接口芯片价格昂贵。因此，研究1553B航电总线接口电路具有重要意义。本文根据1553B航电总线协议，设计了基于FPGA的航电总线接口电路，并将基于RS-422串行总线技术的嵌入式航路控制器接入到航电总线中，实现了1553B航电总线与RS-422串行总线之间的数据传输。本文介绍了1553B航电总线协议的基本原理，概略描述了FPGA的一般设计原则和方法，详细阐述了航电接口板系统的实现，主要包括系统总体方案规划、数据转换协议制定、软件设计和硬件电路设计等内容。航电接口板系统采用价格相对低廉的FPGA代替昂贵的1553B总线专用接口芯片，从而降低了系统成本；此外，系统采用硬件描述语言进行软件编程，实现了硬件的逻辑功能，达到了简化电路设计、提高系统集成度和灵活性的目的。系统的仿真测试表明，基于FPGA的航电接口板系统能够很好地实现1553B航电总线与RS-422串行总线之间的数据传输。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-11
  1.1 项目背景  7-8
  1.2 国内外发展现状  8-10
    1.2.1 1553B 总线发展概述  8-9
    1.2.2 RS-422 串行总线发展概述  9
    1.2.3 可编程逻辑器件发展概述  9-10
  1.3 本文内容  10-11
2 航电总线接口协议分析  11-17
  2.1 1553B 总线的基本结构  11-12
  2.2 1553B 总线的码型  12-13
  2.3 1553B 总线的字格式  13
  2.4 1553B 总线的消息格式  13-15
  2.5 本章小结  15-17
3 系统总体结构设计  17-23
  3.1 系统总体结构  17-18
  3.2 FPGA 芯片选择  18-19
  3.3 数据通信协议制定  19-20
  3.4 RS-422 串行总线端的数据传输协议  20-21
    3.4.1 串行数据帧格式  20-21
    3.4.2 字格式设定  21
  3.5 航电总线端数据传输协议  21-22
  3.6 本章小结  22-23
4 软件设计  23-61
  4.1 功能模块划分  23
  4.2 软件开发环境  23-24
  4.3 VHDL 硬件描述语言  24
  4.4 曼彻斯特编解码器  24-34
    4.4.1 曼彻斯特编码器  25-27
    4.4.2 位同步时钟提取  27-30
    4.4.3 曼彻斯特解码器  30-34
  4.5 RT 功能控制器设计  34-47
    4.5.1 主控制器设计  34-38
      4.5.1.1 状态机设计  34-36
      4.5.1.2 指令字解析模块  36-37
      4.5.1.3 发送器超时检测模块  37-38
      4.5.1.4 RT 地址检测模块  38
    4.5.2 状态字设置模块  38-40
    4.5.3 方式指令处理模块  40-47
    4.5.4 数据接收/发送模块  47
  4.6 协议转换控制器设计  47-53
    4.6.1 串行通信接口设计  48-52
      4.6.1.1 接收模块  48-50
      4.6.1.2 发送模块  50-52
    4.6.2 航电总线端数据处理模块  52-53
    4.6.3 RS-422 端数据处理模块  53
  4.7 数据缓冲技术  53-58
    4.7.1 接收缓冲块控制  54-56
    4.7.2 发送缓冲块控制  56-58
  4.8 系统软件仿真结果  58-59
  4.9 本章小结  59-61
5 硬件设计  61-73
  5.1 硬件设计总体结构  61
  5.2 电源电路设计  61-63
  5.3 FPGA 外围电路设计  63-68
    5.3.1 复位电路  63
    5.3.2 FPGA 配置电路  63-65
    5.3.3 时钟电路  65-67
    5.3.4 RT 地址设置电路  67-68
  5.4 航电总线接口电路设计  68-71
    5.4.1 1553B 总线硬件连接方式  68-69
    5.4.2 发送器模块设计  69-70
    5.4.3 接收器模块设计  70-71
  5.5 RS-422 电平转换电路设计  71
  5.6 本章小结  71-73
结束语  73-75
致谢  75-77
参考文献  77-79

基于FPGA的航电接口板设计

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