基于FPGA的1553B总线远程终端设计研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) | 被引量 : 6次 | 上传用户:fxyygs99
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近几十年来航空航天领域的技术发展迅速,航空航天系统对其内部设备的小型化、通用化、可扩展等设计要求日益严苛,使用FPGA来实现总线通信协议已经是目前航空航天领域发展的重点方向。MIL-STD-1553B总线是一种集中控制式、指令/响应型多路串行数据总线标准,其具有高可靠性和灵活性等优点。随着1553B总线在航空航天和军工领域的广泛应用,为了降低该总线的应用成本和提高应用开发的灵活性,以及为了实现1553B协议芯片的国产化,摆脱对国外芯片的依赖,降低工程风险和成本,对1553B协议IP核的开发显得日益重要。本文在对1553B总线协议进行深入分析后,采用自顶向下的设计思想,设计并实现了基于FPGA的1553B远程终端。本文首先对1553B总线协议作了分析研究,着重分析了1553B远程终端的功能及其通信模式,在对协议深入理解的基础上确定了远程终端设计的总体架构,对远程终端进行了详细的逻辑功能模块划分。其次结合1553B总线协议和曼彻斯特码编解码原理设计并实现了l553B总线各终端的通用型曼彻斯特II型码编解码器,并分别详细介绍了编码器和解码器的设计思路及状态转换流程。同时设计并实现了远程终端的协议处理器模块,对协议状态机、通道选择模块及双口RAM的设计思路进行了细致的阐述,完整介绍了协议状态机的状态转换流程。再者对设计的远程终端的各模块和整体进行了时序仿真和综合优化,时序仿真结果验证了该设计的逻辑功能正确。最后利用测试仿真卡搭建测试平台对该设计进行了板级验证,通信测试结果证明了本设计已实现远程终端的整体功能,可以完成系统的正常通信。本文的各个模块均利用Verilog HDL硬件描述语言对其设计实现,使用Xilinx公司的专用FPGA开发环境ISE14.1及其自带工具ISE Simulator和XST进行综合和仿真。
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