基于SOPC 的1553B 总线接口逻辑设计
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资源说明:针对1553B 总线协议控制器基本依赖于进口专用芯片现状,提出了以Xilinx 公司Virtex-II Pro FPGA 为核心实现1553B 总线接口逻辑的系统设计方案。采用SOPC 技术,将PowerPC 405 硬核处理器与总线接口逻辑集成在一片FPGA 上,从而使系统集成度高、功能强大、扩展性强。通过测试表明,系统工作稳定可靠,满足1553B 总线协议标准。 1553B总线协议是军用航空航天领域广泛应用的一种数据传输标准,具有高可靠性、低误码率的特性。由于传统1553B总线接口控制器主要依赖进口专用芯片,成本高昂且存在供应链风险,因此研究基于SOPC(System on a Programmable Chip)技术的解决方案显得尤为重要。 SOPC技术允许在单片FPGA(Field-Programmable Gate Array)上集成多种功能模块,如微处理器、接口逻辑和存储器等,提高了系统的集成度、降低了成本并增强了扩展性。本文提出了一种使用Xilinx公司的Virtex-II Pro FPGA来实现1553B总线接口逻辑的设计方案。Virtex-II Pro系列FPGA内含硬核处理器PowerPC 405,这使得在FPGA内部即可处理复杂的协议控制任务,减少了对外部组件的依赖。 系统设计中,PowerPC 405处理器与1553B总线接口逻辑集成在同一片FPGA上,通过内部总线进行通信。这种设计优化了硬件结构,简化了系统布线,提高了系统稳定性。FPGA选用了XC2VP30型号,其丰富的资源包括大量的逻辑单元、分布式RAM、乘法器以及多吉比特收发器,能够满足1553B总线协议复杂逻辑的需求。 1553B总线协议规定了三种基本字类型:命令字、数据字和状态字,每个字由同步头、消息块和奇偶校验位组成。总线系统由一个总线控制器(BC)和多个远程终端(RT)构成,通过不同的信息格式(BC到RT、RT到BC、RT到RT、广播和系统控制)进行通信。 系统的硬件架构包括Virtex-II Pro开发板、总线转换器、总线终端设备和PC机。开发板上的资源如SDRAM、串口、以太网接口等为协议开发提供了便利。在实际应用中,总线终端设备通常使用单片机作为核心,负责与FPGA进行数据交换,并通过1553B总线协议模块进行协议转换。 测试结果表明,该基于SOPC的1553B总线接口逻辑设计不仅满足了1553B总线协议标准,而且系统运行稳定可靠,具备良好的扩展性和成本效益。这种设计方法对于摆脱对进口专用芯片的依赖,提升国内自主知识产权的航空航天电子系统有着重要的实践意义。未来,随着SOPC技术的进一步发展,可以预见更多的复杂协议将在单一FPGA上实现,从而推动军事和民用领域的电子系统创新。
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