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基于FPGA的航电总线适配器设计

作　者: 张帆
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: MIL-STD-1553B总线 RS-422总线 FPGA 总线适配器
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 333次
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内容摘要


本文内容来源于实际工程项目，属于FPGA技术在航空电子系统中的应用范畴。该项目的主要任务是通过设计一总线适配器将嵌入式航路控制器接入航电总线，使之成为航空电子系统的一部分。本文主要介绍航电总线适配器的设计，包括总线适配器接口协议分析、系统总体规划、主控制器的FPGA实现、硬件设计和软件设计等内容。 首先，本文在对项目背景、项目需求和总线适配器接口协议进行分析的基础上，规划了系统的总体结构。并且根据此系统结构制定了相应的转换协议，以规范数据传输。其次，根据系统设计要求选择主控制器和外围器件，并以此搭建硬件平台，完成系统硬件设计。本部分内容包括主控制器的FPGA实现分析以及系统硬件各功能模块如MIL-STD-1553B协议控制器模块、RS-422电平转换模块、FPGA配置模块和电源模块等的设计。最后介绍了系统的软件开发，此部分主要完成了软件的总体设计、功能模块的划分以及各功能模块的软件实现，包括BU-61580接口模块、异步串口模块和协议控制模块等的具体设计。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 绪论  7-11
  1.1 项目背景  7-8
  1.2 国内外发展概况  8-10
    1.2.1 MIL-STD-1553B总线发展概况  8
    1.2.2 RS-422总线发展概况  8-9
    1.2.3 可编程逻辑器件发展概况  9-10
  1.3 本文内容  10-11
2 适配器接口协议分析  11-17
  2.1 MIL-STD-1553B总线基本结构  11-12
  2.2 传输协议  12-14
    2.2.1 数据码  12-13
    2.2.2 位传输速率  13
    2.2.3 字长和字格式  13
    2.2.4 消息格式  13-14
    2.2.5 传输协议分析  14
  2.3 终端操作  14-15
    2.3.1 总线控制器操作  14-15
    2.3.2 远程终端操作  15
    2.3.3 总线监控器操作  15
    2.3.4 终端操作分析  15
  2.4 MIL-STD-1553B系统硬件连接  15-16
  2.5 本章小结  16-17
3 系统总体设计  17-25
  3.1 系统结构  17-18
  3.2 芯片选型  18-19
  3.3 转换协议  19-24
    3.3.1 数据传输的总体流程  19-20
    3.3.2 MIL-STD-1553B总线端协议  20-23
    3.3.3 RS-422总线端协议  23-24
  3.4 本章小结  24-25
4 主控制器的FPGA实现  25-37
  4.1 主控制器的FPGA实现结构  25-26
  4.2 Cyclone系列FPGA器件分析  26-31
    4.2.1 Cyclone系列FPGA器件特性分析  26-27
    4.2.2 Cyclone系列FPGA器件基本结构分析  27-31
  4.3 Cyclone系列FPGA主控制器实现方法  31-35
    4.3.1 资源分配  31-32
    4.3.2 设计方法  32-33
    4.3.3 设计流程  33-34
    4.3.4 配置方法  34
    4.3.5 测试方法  34-35
  4.4 本章小结  35-37
5 硬件设计  37-49
  5.1 硬件设计概述  37-38
  5.2 MIL-STD-1553B协议控制器模块设计  38-47
    5.2.1 MIL-STD-1553B协议芯片BU-61580  38-44
    5.2.2 MIL-STD-1553B总线接口设计  44-45
    5.2.3 远程终端地址的设置  45
    5.2.4 远程终端子地址的分配  45-46
    5.2.5 BU-61580内部RAM和堆栈的设置  46-47
  5.3 FPGA配置电路模块设计  47-48
  5.4 RS-422电平转换模块设计  48
  5.5 本章小结  48-49
6 软件设计  49-69
  6.1 软件总体设计  49-50
    6.1.1 软件设计的功能目标及模块划分  49
    6.1.2 软件设计的编程语言  49-50
  6.2 BU-61580接口模块设计  50-58
    6.2.1 BU-61580读写时序要求  50-53
    6.2.2 时序接口设计  53-55
    6.2.3 时序仿真图  55-56
    6.2.4 时序仿真结果比较  56-58
  6.3 异步串口(UART)设计  58-64
    6.3.1 异步串口模块总体结构  58-59
    6.3.2 异步串口模块内部寄存器  59-60
    6.3.3 发送子模块  60-61
    6.3.4 接收子模块  61-62
    6.3.5 中断  62-63
    6.3.6 异步串口模块仿真结果  63-64
  6.4 协议控制模块设计  64-68
    6.4.1 BU-61580初始化子模块设计  65
    6.4.2 MIL-STD-1553B端中断子模块设计  65-67
    6.4.3 RS-422端中断子模块设计  67-68
  6.5 本章小结  68-69
结束语  69-71
致谢  71-73
参考文献  73-75

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 数字电路 > 逻辑电路
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