基于FPGA的1553B航空总线远程终端接口及总线监视器

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基于FPGA的1553B航空总线远程终端接口及总线监视器的设计学生姓名：***班级：07**指导老师：***摘要：MIL-STD-1553B总线原本是美军航空电子综合系统的标准总线，被用来为各种系统之间的数据和信息的交换提供媒介。1553B总线具有高速、灵活、通信效率高的特点。随着1553B总线的优越性的不断体现，1553B总线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，并且越来越多的应用到民用领域。为了满足现代化建设和信息系统的升级换代的要求，我国也开始将1553B协议大量的应用到民用系统的设计中。基于对1553B规范的消化理解和电子设计自动化技术的不断提高，通过FPGA来实现MIL-STD-1553B航空总线远程终端接口及总线监视器的设计是可行的。本论文主要讲述了基于FPGA的1553B航空总线远程终端接口(RT)及总线监视器(MT)的设计方法。本设计大大简化了外部电路，较以前的传统设计，减少了所用芯片的种类和数量，降低了功耗，提高了系统的整体性能。在分析了1553B总线协议后，从专用芯片实现的具体功能出发，结合自顶向下的设计思想，给岀了总线接口的总体设计方案，并对结构进行模块细化。在介绍了远程终端(RT)和总线监视器(MT)的结构和功能后，给出了基于FPGA的RT、MT的具体模块设计，包括、曼彻斯特编码器模块、解码器模块、并串/串并转换模块、取口RAM模块以及消息处理模块等。分析了部分波形仿真结果，为了资源的合理利用，对其中相当部分模块进行复用。本设计使用VHDL描述，在AlteraQuartusII6.0环境下进行设计输入及仿真测试，通过分析证明该设计的部分模块能够完成RT/MT两种模式相对应的工作。关键词：现场可编程门阵列1553B航空总线远程终端接口总线监视器指导老师签名: Designofremoteterminalinterfaceandmonitorterminalof1553BnavigationbusbasedonFPGAStudentname:XiYejunClass:070831Supervisor:ChaiMinggangAbstract!Originally,theMIL-STD-1553BbuswasastandardbusoftheAmericanIntegratedAvionicsSystem,amediumfordataandinformationexchangebetweendifferentsystems.Generallyspeaking,1553Bstandardissimilartoacommunicationprotocol.1553Bbusisahighspeedandflexibilityandisefficientincommunication,extendandmaintain.Asitsmeritskeptbeingobservedinpracticaluse.Itisthebestsolutionofaircraftequipmentsconnectingbecauseofitshighreliabilityandflexibility.Chinabegantoapply1553Bbusprotocoltothedesignofcivilairplaneattherequestofmodernizationandtheupgradeofinformationsystem.Basedon1553BstandardandimproveofEDAtechnology,realizingMIL-STD-1553BprotocolviaFPGAisfeasible.ThepapermainlydescribestheDesignofremoteterminalinterfaceandmonitorterminalof1553BnavigationbusbasedonFPGA,itreducedthetypeandquantityofchips,powerreduction,improvedtheoverallperformanceofthesystem.Afteranalysisthe1553Bbusprotocol,accordingtothedetailedfunctionofinterfacechip,thispaperapplytheTop-Downdesigningmethodtoputforwardthetotaldesignscheme1553Bbusinterface.AfterintroducingthebusinterfaceblockslikeRTandMT,thispapershowsthedetailstructureoftheRT/MTmodule,includemessagehandle,MenchesterdecodingandencodingandRAMmodule,testoftheimportantmodules.ThedesigndescribethedesignbyVHDL,intheenvironmentofalteraquartusII6.0,makedesigninputandthesimulationtest.ProvingtheeachmoduleofthedesigncancompletetheworkofthetwokindsofmodeRT/MTthroughanalysis.Keyword：FieldProgrammableGateArray1553BnavigationbusRemoteTerminalInterfaceMonitorTerminalSignatureofSupervisor: 目录1绪论错误!未定义书签。1.1课题的背景意义错误!未定义书签。1.21553B航空总线的发展现彳犬121553B航空总线设计基础22.1MIL-STD-1553B总线协议标准22.1.11553B总线在航空电子系统中的应用22.1.21553B总线的优点32.1.31553B总线的码型42.1.41553B总线的字格式52.1.51553B总线的方式指令72.1.6MIL-STD-1553B的消息格式73EDA技术基础io3.1EDA技术简介103.2现场可编程门阵列（FPGA）错误!未定义书签。13.2.1FPGA的基本特点错误!未定义书签。3.3硬件描述语言（HDL）错误!未定义书签。3.3.1VHDL语言133.4自顶向下设计方法错误!未定义书签。3・5开发软件QuartusTT6.0错误!未定义书签。41553B总线设计164.1远程终端RT功能164.2总线监视器MT功能164.3远程终端RT设计184.3.1曼彻斯特:编码器模块184.3.2并串转换模块234.3.3曼彻斯特解码器模块254.3.4串并转换模块324.3.5双口RAM模块344.3.6消息处理模块35 4.4总线监视器MT设计364.4.1地址/接收字存储控制36结论与展望37参考文献38致谢39