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基于PCI总线的1553B总线接口板设计与实现

作　者: 吴运生
导　师: 王春梅
学　校: 中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）
专　业: 计算机应用技术
关键词: PCI总线 1553B总线 PCI9054 FlightCORE-1553 WDM驱动
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 4次
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内容摘要


MIL-STD-1553B总线是一种满足实时性、数据完整性和系统可靠性的通用机载串行多路总线标准,其应用领域已经从最初的航空领域扩大到航天领域。随着1553B总线在国内航天器上的广泛应用,作为与之配套的地检设备也需要具有1553B总线接口的板卡。与此同时,计算机总线技术不断发展,PCI总线独立于处理器的独特设计和其在高性能、低成本、开放性等方面的优势,使其得到迅速发展。在分析了1553B总线协议的基础上,本文提出了基于PCI总线的1553B总线接口板的硬件实现方案,重点介绍了板卡的组成和FPGA内的控制逻辑,1553B总线协议芯片采用FlightCORE-1553代替传统的BU-61580,有效地提高了系统集成度和使用灵活性。在软件方面,详细介绍了PCI驱动程序和应用软件的开发过程。文章最后对板卡进行了验证性试验,并对全文工作进行了总结。本文的研究为研制应用于实际工程的具有1553B总线接口的地检设备奠定了坚实的基础,具有较好的指导和借鉴意义。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 引言  7-10
  1.1 课题背景与意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-9
  1.3 课题研究内容  9
  1.4 本文章节安排  9-10
第二章 1553B 总线分析  10-17
  2.1 计算机总线技术的发展  10-11
  2.2 1553B 总线介绍  11-15
    2.2.1 1553B 总线结构  11-12
    2.2.2 1553B 总线的码型  12
    2.2.3 1553B 总线的字格式  12-15
      2.2.3.1 指令字  13-14
      2.2.3.2 状态字  14-15
      2.2.3.3 数据字  15
  2.3 消息传输方式  15-17
第三章 硬件设计与实现  17-33
  3.1 硬件设计总体结构  17-18
  3.2 主要功能电路的设计  18-30
    3.2.1 FPGA 电路设计  18-20
      3.2.1.1 FPGA 选型及功能特点分析  18-19
      3.2.1.2 FPGA 配置和下载电路  19-20
    3.2.2 PCI 接口设计  20-26
      3.2.2.1 PCI 接口芯片选型  20-22
      3.2.2.2 PCI9054 与计算机的接口  22-23
      3.2.2.3 PCI9054 与 FPGA 接口  23-24
      3.2.2.4 PCI 和本地时钟网络  24-25
      3.2.2.5 PCI9054 配置芯片  25-26
    3.2.3 1553B 协议芯片外围电路  26-29
      3.2.3.1 1553B 总线收发器和变压器  26-28
      3.2.3.2 RT 地址设置电路  28
      3.2.3.3 复位电路设计  28-29
    3.2.4 电源电路设计  29-30
  3.3 PCB 设计  30-33
    3.3.1 PCB 设计工具介绍  30
    3.3.2 PCB 设计中的关键问题及处理方法  30-33
第四章 FPGA 设计  33-42
  4.1 FPGA 设计基础  33-35
    4.1.1 FPGA 及其设计流程  33-34
    4.1.2 VHDL 简介  34
    4.1.3 开发环境和仿真环境  34-35
  4.2 FPGA 控制逻辑实现  35-40
    4.2.1 PCI9054 与FlightCORE 接口逻辑设计  35-38
      4.2.1.1 PCI9054 接口时序  35-36
      4.2.1.2 FlightCORE 接口时序  36-38
      4.2.1.3 PCI9054 与FlightCORE 之间接口的状态机  38
    4.2.2 FlightCORE 与双口RAM 接口逻辑设计  38-40
  4.3 FPGA 编译结果  40-42
第五章 软件设计与实现  42-52
  5.1 驱动程序设计  42-45
    5.1.1 驱动程序介绍  42-44
    5.1.2 驱动架构分析设计  44-45
  5.2 应用软件设计  45-52
    5.2.1 打开设备  46-48
    5.2.2 自检和初始化子程序  48
    5.2.3 RT 初始化和设置  48-49
    5.2.4 RT 数据配置模块  49-50
    5.2.5 BC 初始化和设置  50
    5.2.6 BC 消息配置模块  50-52
第六章 板卡调试与试验  52-56
  6.1 板卡调试  52-53
  6.2 单机测试  53-54
  6.3 联机测试  54-56
第七章 结束语  56-57
  7.1 全文工作总结  56
  7.2 后续工作展望  56-57
参考文献  57-59
发表文章目录  59-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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