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题目:基于1553B总线的多通道多功能CPCI接口板卡设计

关键词:1553B总线;CPCI总线;FPGA;IP核

  摘要


    MIL-STD-1553B总线(飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线)是一种应用广泛航空电子总线,具有可确定性的和传输可靠性,用于进行飞行器内部各种部件的相互通信。本文在对1553B协议的要素和特性进行了分析之后,使用Verilog HDL语言编写了1553B总线协议IP核,并以此为核心研发了基于CPCI总线接口的1553B通信卡及相应的驱动程序。

首先,详细介绍了1553B总线协议对物理层,信号编码,信号组成的要求,并以此为基础对1553B总线的可靠性和性能特性进行了分析,确定了以FPGA为载体,以Verilog HDL作为编码手段,进行1553B总线IP核的开发。

    其次,对1553B总线协议IP核的设计方案进行了详细的描述,分别介绍了IP核的整体软件构架,并对控制器接口模块,BC模块,RT模块,HI-1575封装模块,存储器模块,PLL模块等主要模块的实现方法,关键技术和注意事项做出了详细的介绍,给出了BC模块和RT模块的控制逻辑框图,介绍了这两个模块实现协议控制的方法。

    再次,开发了基于CPCI/PXI总线的1553B通信卡。在板卡的硬件设计中,针对实验室现有条件和工程应用需求,对IP核进行了一定程度的二次封装,添加了以片外SRAM为核心的板子高速缓存系统。为了保证通讯卡满足1553B对电气特性的要求,对总线接口部分的电路和电源层地层的设计作出了详细的说明。接下来,针对PCI9054芯片提出的PCI设备驱动程序开发流程和开发过程中的技术关键点。从板卡实时性和通用性的角度出发,本文还探讨了基于实时扩展模块的驱动程序开发方法和实现步骤。

    最后,通过搭建完整的硬件测试平台,对编写的1553B总线协议IP核以及以此为核心研制的1553B通信卡进行了功能验证和性能测试。此外,还介绍了自研的1553B通信卡在某科研项目——总控系统综合性能测试与分析平台中的实际应用。该系统用于模拟载机环境,对导弹的飞行控制部分进行半实物仿真的动态测试。1553B通信卡已在该系统中运行可靠、工作稳定,完全满足系统的要求。

    从测试实验和具体实际工程应用中可以看出,自主开发的1553B总线IP核以及以其为核心开发的1553B通信卡结构紧凑、功能齐备、稳定可靠、应用灵活。同时,具有丰富的上层驱动程序接口,可用于Windows环境和Windows+ RTX环境,在航空测控领域有广阔的应用前景。