基于FPGA的1553B总线接口卡的设计

论文摘要

MIL-STD-1553B总线是飞机内部时分制指令／响应型多路传输数据总线。该总线由美国军方在20世纪70年代制定并颁布,开始成为飞机内部数据通信总线的标准。1553B总线的物理连接关系简单,采用耦合器方式可以在总线主电缆上最多挂接31个终端。终端类型有三种分别为：总线控制器（BC）、远程终端（RT）和总线监视器（BM）；总线上一般有一个总线控制器BC, BC与RT, RT与RT之间可以互相通信,还包括广播和系统控制等通信方式。1553B总线的传输介质一般为屏蔽双绞电缆。各种终端设备可以通过直接耦合和变压器耦合两种方式连接到总线上。其数据采用曼彻斯特编码半双工1Mps速度传输。本设计是以1553B总线规范和GJB289A-97为基础,通过使用FPGA为主控芯片,采用美国DDC公司的BU-64863协议芯片所设计的1553B总线系统接口卡,与上位机的连接方式采用了USB接口方式。板卡最终实现了1553B总线的BC, RT, BM等三种终端类型的功能。1553B多路传输数据总线是当前军用航空航天内部设备通信普遍采用的标准,取代了早期在各种军用设备内部纷繁复杂的总线通信系统,该总线使用简单灵活,由于其简易的拓扑结构,也有效的降低了设备的重量。出于其本身固有的各种优点,使其由早期的军用总线标准被后来扩展到航空航天甚至民用等领域。1553B总线拥有分布式处理,实时响应和集中控制以及可靠的容错检错定位隔离等功能。此外总线标准还采用双冗余系统,具有两个传输通道,在多数设备中还会采用多通道的设计,保证了数据传输过程中较好的故障隔离能力,使其具有极高的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外现状
• 1.3 论文的意义及目标
• 第2章 1553B总线协议简介
• 2.1 1553B总线网络的系统组成
• 2.2 1553B总线数据协议特性
• 2.3 1553B总线的硬件特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统总体方案设计
• 3.1 总体方案设计
• 3.2 FPGA芯片介绍及选型
• 3.3 USB介绍及芯片选型
• 3.4 1553B协议芯介绍及选型
• 3.5 本章小结
• 第4章 硬件电路设计
• 4.1 硬件整体结构电路设计
• 4.2 硬件电路搭建
• 4.2.1 FPGA及其外围电路设计
• 4.2.2 1553B协议芯片及外围电路设计
• 4.2.3 USB芯片及外围电路设计
• 4.2.4 电源电路设计
• 4.3 功耗分析
• 4.4 PCB布局布线注意事项
• 4.4.1 布局布线注意问题
• 4.4.2 关于差分走线与阻抗匹配
• 4.5 本章小结
• 第5章 1553B接口卡软件设计
• 5.1 软件方案设计
• 5.2 FPGA逻辑设计
• 5.3 USB接口软件设计方案
• 5.3.1 端点分配
• 5.3.2 通过USB实现对BU-64863的读写
• 5.3.3 功能号说明
• 5.3.4 FX2引脚分配情况
• 5.4 板卡与上位机连接
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 硕士学位期间发表论文
• 致谢