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基于FPGA的1553B总线接口设计

作　者: 王建伟
导　师: 王厚军
学　校: 电子科技大学
专　业: 检测技术及自动化装置
关键词: MIL-STD-1553B 数据总线 BC RT 可编程逻辑器件FPGA
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 613次
引　用: 4次
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内容摘要

MIL-STD-1553B是一种集中控制式、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最有效的解决方案，广泛的应用于飞机、舰船、坦克等武器平台上，并且越来越多的应用到民用领域。完成1553B总线数据传输功能的关键部件是总线接口芯片。在对MIL-STD-1553B数据总线协议进行研究后，参考国外一些芯片的功能结构，结合EDA技术，本论文提出了基于FPGA的1553B总线接口芯片的设计方案。在介绍了总线控制器BC、远程终端RT的结构和功能后，给出了基于FPGA的BC、RT的具体模块设计，通过工作方式选择可以配置接口工作在哪种终端模式。每个终端的设计都给出了详细的逻辑结构、设计流程和功能仿真结果分析，最后通过EDA工具的优化及综合后，在XILINX Virtex-4上得以实现。通过在标准1553B接口板和本设计实验板对接搭建的测试环境中进行各项功能测试，表明此设计可以在BC／RT两种模式下工作，能处理多种消息格式并且具有较强的检错能力，能应付总线上传输的各种消息格式，验证的结果表明本文提出的设计方案是合理的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 航空系统总线的产生和发展  8
  1.2 MIL-STD-1553B总线在航空系统中的应用  8-10
  1.3 本论文的研究内容  10-12
第二章 1553B数据总线协议简介  12-24
  2.1 1553B数据总线的特点  12-13
  2.2 总线上传输的数据格式  13-20
    2.2.1 编码方式  13-14
    2.2.2 字格式  14-17
      2.2.2.2 数据字  16-17
      2.2.2.3 状态字  17
    2.2.3 消息格式  17-20
  2.3 MICROBLAZE嵌入式微处理器简介  20-24
    2.3.1 MicroBlaze嵌入式微处理器结构简介  20-22
    2.3.2 MicroBlaze的开发工具EDK简介  22-24
第三章 1553B总线接口总体设计方案  24-29
  3.1 1553B总线接口的硬件结构  24-27
    3.1.1 1553B协议处理器结构  24-27
    3.1.2 接口寄存器模块功能  27
  3.2 设计难点分析  27-29
第四章 1553B总线接口具体设计实现  29-48
  4.1 1553B协议处理器RT功能模块设计  29-40
    4.1.1 曼彻斯特解码器模块  29-30
    4.1.2 曼彻斯特编码器模块  30-32
    4.1.3 数据缓冲FIFO模块  32-34
    4.1.4 RAM读写控制器  34-35
    4.1.5 通道标识模块  35-36
    4.1.6 检错控制模块  36-37
    4.1.7 状态字设置模块  37
    4.1.8 数字锁相环设计  37-40
      4.1.8.1 异或门鉴相器  38
      4.1.8.2 K模可逆计数器  38-39
      4.1.8.3 脉冲加减计数器和N分频器  39
      4.1.8.4 数字锁相环的性能分析  39-40
  4.2 1553B协议处理器BC功能模块设计  40-43
    4.2.1 发送消息控制模块  40-42
    4.2.2 时间计数模块  42-43
  4.3 接口寄存器及控制逻辑模块  43-46
  4.4 设计的综合与布局布线  46-48
第五章 1553B总线接口外围电路实现及测试分析  48-62
  5.1 总线接口外围电路实现  48-50
    5.1.1 总线收发器  48-49
    5.1.2 总线耦合器  49-50
    5.1.3 可编程逻辑器件FPGA  50
  5.2 设计的验证和测试  50-62
    5.2.1 模块软件仿真  50-56
    5.2.2 模块硬件测试  56-60
    5.2.3 测试结果分析  60-62
第六章总结  62-64
  6.1 总线接口设计结论  62
  6.2 设计过程中需要注意的问题以及展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
攻硕期间取得的研究成果  67

基于FPGA的1553B总线接口设计

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