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基于MIL_STD_1553B航空总线的PCI板卡设计

作　者: 彭开来
导　师: 侯建军
学　校: 北京交通大学
专　业: 电路与系统
关键词: MILSTD1553 PCI总线 航空电子系统 FPGA
分类号: TP336
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


MILSTD1553B（飞机内部时分制命令/响应式多路传输数据总线）是一种符合实时性、数据完整可靠性以及系统抗干扰性要求的机载串行多路航空电子总线标准。由美国军方制定,最初被用于航空电子系统,由于其良好的总线传输性能,目前已被广泛应用于不同的军事化平台系统。与此同时,随着计算机总线技术不断更新发展,PCI总线凭借其良好的总线传输、高频工作时钟、即插即用等良好优点,得到了迅速的发展。进入21世纪以来,随着神舟六号、神舟七号、嫦娥2号等成功发射,我国在航空航天领域中得到了迅速的发展。与此同时,也急需大量的终端设备来进行空空、地空、地地通讯。由于MILSTD1553B航空电子总线的优越性,基于此类总线的板卡得到了广泛的应用。根据以上分析,本课题提出了一种基于FPGA可实现MILSTD1553B航空通讯协议的板卡设计方案,该板卡以XILINX公司FPGA作为主控制器核心,外围电路主要由上位机与FPGA的PCI时序信号转换模块、1553B数据存储模块、1553B信号转换耦合模块、程序存储模块、板卡供电模块等5部分组成。使用verilog硬件描述语言对其外围模块进行逻辑编程控制,根据MILSTD1553B协议规定实现在物理层1553B数据收发、存储控制、与上位机通讯等功能。本课题还描述了配合在windows XP/Linux/VxWorks操作系统中软件驱动调试情况下,板卡对实现功能上出现的一些技术难点做出解析,并给出实测相关波形等。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-14
  1.1 引言  10
  1.2 课题研究背景和意义  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-12
  1.4 研究内容以及设计指标  12-13
    1.4.1 研究内容  12
    1.4.2 设计指标  12-13
  1.5 研究成果  13
  1.6 本文框架结构  13-14
2 相关概念和理论知识  14-28
  2.1 引言  14
  2.2 PCI简介  14-16
    2.2.1 PCI含义  14
    2.2.2 PCI技术规格  14-15
    2.2.3 PCI物理以及电气特性  15-16
  2.3 MIL_STD_1553B简介  16-26
    2.3.1 MIL_STD_1553B总线介绍  16
    2.3.2 MIL_STD_1553B历史和应用  16-17
    2.3.3 MIL_STD_1553B硬件结构  17-19
    2.3.4 MIL_STD_1553B总线拓扑  19
    2.3.5 MIL_STD_1553B信号编码及类型  19-23
    2.3.6 MIL_STD_1553B消息格式  23-26
  2.4 FPGA简介  26-28
    2.4.1 可编程逻辑器件概述  26
    2.4.2 FPGA发展历史  26-27
    2.4.3 FPGA特点  27-28
3 设计与实现  28-53
  3.1 引言  28
  3.2 总体设计方案  28-29
  3.3 模块设计  29-48
    3.3.1 PCI接口电路模块设计  29-34
    3.3.2 FPGA电路设计  34-40
    3.3.3 双口RAM电路设计  40-43
    3.3.4 收发耦合电路设计  43-45
    3.3.5 离散IO电路设计  45-46
    3.3.6 电源电路设计  46-48
  3.4 电路板设计  48-53
    3.4.1 Cadence公司以及设计工具简介  48-49
    3.4.2 电路原理图设计以及关键问题  49-50
    3.4.3 印制电路板设计以及关键问题  50-53
4 FPGA设计  53-68
  4.1 引言  53
  4.2 FPGA设计基础  53-57
    4.2.1 FPGA设计流程  53-55
    4.2.2 verilog HDL语言简介  55-56
    4.2.3 综合开发环境  56-57
  4.3 逻辑实现  57-68
    4.3.1 整体逻辑设计方案  57
    4.3.2 PCI9056接口逻辑设计  57-62
    4.3.3 双口RAM接口逻辑设计  62-68
5 板卡调试  68-77
  5.1 引言  68
  5.2 所需调试工具  68-69
  5.3 调试过程以及结果  69-77
6 工作总结及展望  77-78
  6.1 工作总结  77
  6.2 展望  77-78
参考文献  78-79
索引  79-81
作者简历  81-84
学位论文数据集  84

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 总线、通道
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