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基于SOPC的1553B接口技术研究

作　者: 李曼
导　师: 姬劳
学　校: 西北工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: MIL-STD-1553B数据总线 SOPC技术 NIOS II软核处理器现场可编程逻辑阵列FPGA
分类号: V243
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 375次
引　用: 4次
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内容摘要

美国军用数据总线标准MIL-STD-1553B是一种集中控制式、飞机内部时分指令／响应型多路串行数据总线标准，具有高可靠性和灵活性，已经成为现代航空机载系统设备互联的关键技术，广泛的应用于飞机、舰船、坦克等武器平台上，并逐渐应用到民用的领域中。1553B总线系统的关键部分是总线接口芯片。本论文在详细研究MIL-STD-1553B数据总线协议以及参考国外芯片设计的基础上，结合目前新兴的SOPC技术，提出了一种全新的基于SOPC的1553B总线BC／RT／MT通用接口芯片的设计方法。从专用芯片实现的具体功能出发，采用SOPC技术将NIOS Ⅱ软核处理器与各种功能模块按照设计的需要集成在FPGA内部完成整个系统的逻辑功能，并外加了模拟收发器实现1553B总线通用接口。另外还在NIOS Ⅱ IDE开发环境中编写测试软件使接口芯片可以工作在三种工作方式中的任何一种(BC、RT、MT)。最后设计了接口芯片系统的测试电路，选TMS320LF2407作为宿主机，对接口芯片系统模块进行整体测试，验证的结果表明本文提出的设计方案是合理的，设计的1553B总线通用接口芯片可以实现三种类型的终端功能，能够处理多种各式的消息传输，具有较强的检错能力。SOPC技术实现了硬件设计软件化，使总线接口电路的设计的灵活性大大增强，缩短了设计周期，提高了系统性能与通用性，有利于系统的扩展。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 MIL-STD-1553B总线技术的发展及现状  8-9
    1.1.1 1553B数据总线的发展  8
    1.1.2 1553B数据总线技术的现状  8-9
  1.2 SOPC技术的发展  9-10
  1.3 论文研究意义  10-11
  1.4 论文的研究工作及内容安排  11-12
第二章 1553B数据总线协议简介  12-20
  2.1 MIL-STD-1553B总线协议标准  12-20
    2.1.1 1553B总线的特点  12-13
    2.1.2 1553B总线的码型  13-14
    2.1.3 1553B总线的字格式  14-16
    2.1.4 1553B总线的方式指令  16-17
    2.1.5 MIL-STD-1553B的消息格式  17-20
第三章功能分析与系统设计  20-28
  3.1 1553B总线接口功能分析  20-21
  3.2 系统设计  21-28
    3.2.1 设计方案的选择  21-22
    3.2.2 SOPC的选择  22-23
    3.2.3 FPGA的选择  23-25
    3.2.4 软硬件协同设计概述  25-26
    3.2.5 设计规划  26-27
    3.2.6 综合优化规划  27-28
第四章 SOPC的开发流程与开发平台  28-35
  4.1 SOPC开发流程  28-29
  4.2 SOPC开发平台  29-35
    4.2.1 开发板简介  29
    4.2.2 Cyclone芯片介绍  29-31
    4.2.3 NiosⅡ软核介绍  31-32
    4.2.4 Avalon总线介绍  32-35
第五章 1553B总线接口硬件设计  35-47
  5.1 硬件平台框架结构  35-36
  5.2 模拟收发器  36-37
  5.3 1553B协议处理单元设计  37-41
    5.3.1 发送单元  38-39
    5.3.2 接收单元  39-41
    5.3.3 地址选择单元  41
  5.4 缓冲单元设计  41-42
  5.5 宿主机接口设计  42-43
  5.6 寄存器文件设计  43-44
  5.7 Avalon接口设计  44-45
  5.8 SOPC系统设计  45-47
    5.8.1 系统集成  45-46
    5.8.2 系统生成  46-47
第六章 1553B总线接口测试软件设计  47-57
  6.1 HAL系统库简介  47-48
  6.2 使用HAL开发用户程序  48-49
    6.2.1 软件设计方案  48
    6.2.2 Nios Ⅱ IDE工程结构  48-49
    6.2.3 System.h系统描述文件  49
  6.3 设备驱动  49-51
    6.3.1 驱动程序的开发  50
    6.3.2 驱动程序与设备交互的方法  50-51
    6.3.3 调用设备驱动的方法  51
  6.4 测试程序设计  51-55
    6.4.1 数据包  51-52
    6.4.2 软件流程图  52-55
  6.5 测试程序存储与引导  55-57
第七章 1553B总线接口试验分析  57-69
  7.1 总线接口测试系统设计  57-63
    7.1.1 FPGA配置  58-60
    7.1.2 TMS320LF2407介绍  60-61
    7.1.3 DSP和FPGA接口电路设计  61-62
    7.1.4 DSP模块软硬件设计  62-63
  7.2 实验结果分析  63-67
  7.3 1553B总线接口芯片的性能分析  67-69
第八章 1553B总线接口的研究总结  69-74
  8.1 总线接口的研究总结  69-72
    8.1.1 总线接口设计结论  69-70
    8.1.2 研究过程中需要注意的问题  70-72
  8.2 总线接口芯片的展望  72-74
参考文献  74-76
论文发表  76-77
致谢  77-78

基于SOPC的1553B接口技术研究

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