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题目:基于FPGA的ARINC659总线控制器关键技术研究及其主机接口模拟器的研制

关键词:ARINC659航空总线,AVALON总线,综合化模块化航空电子,FPGA,模拟器,片上可编程系统

  摘要


                       摘  要

    现代航空电子系统对数据传输的确定性和可靠性提出了较高的要求,ARINC659航空总线完全符合这个要求。同时,ARINC659总线是综合化模块化航空电子(IMA)的重要组成部分,IMA也是航电系统未来的发展趋势,因此,对于该总线协议进行深入研究有很重要的意义。

    首先,本文深入研究了ARINC659总线的协议。该总线是针对IMA背板总线而制定的协议,其通过双-双备份冗余的策略以及时间、空间上坚固性划分机制,实现了数据传输的高可靠性。通过初始同步、短同步以及长同步等三种同步机制保证了时间窗口触发机制的可靠运行;使用全分辨时间寄存器为主机提供精确的时间计时;表命令存储器不仅保证了时间确定性,而且使得总线收发器行为可编程,能够提供多样化的需求。并根据协议规定,研究在FPGA平台上如何实现该总线协议规定的功能。

    其次,在基于ARINC659系统的开发过程中,系统的调试有很大的难度,为此开发了专门用于ARINC659总线应用系统的主机接口模拟器,该模拟器集开发、调试、功能验证等功能于一体。该模拟器的设计采用SOPC的架构,通过AVALON总线构建系统平台,使该总线平台具有极强的可扩展性以及可编程性。根据主机接口模拟器的功能分析,该SOPC系统包括以下部分:两路串行数据输出模块,两路串行数据输入接口,以太网数据传输接口W5300,ARINC659总线控制器接口, AD5378模拟信号激励源接口。

    本文详细阐述了ARINC659总线协议规范,并着重研究了在FPGA平台上的实现,完成了总线控制器的逻辑设计;完成了总线接口模拟器的设计、调试,并在实际项目开发过程中起到了关键作用,极大地提高了测试的效率。