基于arinc 659总线的仿真验证系统设计

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1、东华大学硕士学位论文基于ARINC659总线的仿真验证系统设计专业名称：控制工程作者姓名：丁志平指导老师：陈亮学校代码：10255学号：2131208基于ARINC659总线的仿真验证系统设计DESIGNOFARINC659BUSTESTINGANDSIMULATINGSYSTEM专业：控制工程作者：丁志平指导教师：陈亮答辩日期：2015年5月24日东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或

2、撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日摘要基于ARINC659总线的仿真验证系统设计摘要随着卫星空间任务日趋复杂，需要处理的测控载荷数据日益加大，对星载计算机的安全性、实时性、可靠性提出了更高的要求。传统的星载计算机结构已不能满足任务需求，亟需一种新的内总线解决该问题。ARINC659是一种在航空电子系统中广泛应用的总线，因其具有高可靠性和实时容错性。国内的ARINC659总线芯片成本过高且未经抗辐射加固，使得该总线的应用发展受到限制。FPGA设计能缩减了电路的体积与稳定性

3、，缩短了系统设计的调试周期，提升电子系统设计的灵活性。本文用VerilogHDL设计了ARINC659总线的IP核。基于SOC技术将DW8051模块、总线接口部件模块、IMM模块、TM模块等集成在芯片中，实现了总线协议的功能。为了避免FPGA在空间应用上受到单粒子效应的影响而出现故障，影响系统正常运行，加入了EDAC模块，进一步提升了系统的整体容错性能。集成了星载计算机的外接处理器接口和多种常用外设接口，可配置成多种工作模式，能应用在多种场合。构建了总线仿真模型，通过对时间调度表和DW8051处理器的程序控制ARINC659总线控制器产生了总线通信波形，完成了对I摘要A

4、RINC659总线控制器的数据消息收发等正常功能的验证，同时也通过故障注入的方式，验证了ARINC659总线控制器的冗余切换，数据通道故障时的比对判断，保证了该通信内总线的容错性和完整性。在硬件方面针对ARINC659的背板收发逻辑电平标准，从负载，驱动能力和传输等方面设计优化了背板收发器，保证了高速信号的完整性。同时搭建了ARINC659芯片的FPGA验证平台，在FPGA验证平台上对综合后的逻辑进行验证，测试结果表明：系统工作可靠安全，故障处理和屏蔽能力强。最后研究了ARINC659总线的星载计算机架构，从系统的可配置性，系统的后端实现两个方面分析了这种新型的内总线相

5、对于传统的并行式内总线架构所具有的优势。关键字：ARINC659；SOC；FPGA；星载计算机；仿真与验证IIAbstractDESIGNOFARINC659BUSTESTINGANDSIMULATINGSYSTEMAbstractAlongwiththeincreasinglycomplexspacemissions,inordertodealwithmoreandmoremeasurementandcontrolorloading,ahigherrequirementisputforwardforon-boardcomputers’security,real-tim

6、eperformanceandreliability.Traditionalstructureofon-boardcomputercannotmeetthedemandofthetask.Forsolvingtheproblem,anewInner-busisurgentlyneeded.Sinceithashighreliability,faulttoleranceandreal-timeperformance,ARINC659isabuswidelyusedinavionicssystem.Duetothehighcostandwithoutreinforcemen

7、tagainstradiationofdomesticARINC659chips,itsapplicationanddevelopmentwaslimited.TheFPGAdesignnotonlyreducesthesizeandstabilityofthecircuit,butalsoshorteningthedebuggingcycleofthesystemdesign,improvingtheflexibilityoftheelectronicsystemdesign.ThispaperusesVerilogHDLtodesig