评价网 > 科教论文 > 理学毕业论文 > 理工论文 > 正文

用FPGA实现1553B总线接口中的曼码编解码器

2013-10-27 01:08 摘要：介绍用FPGA设计实现MIL-STD1553B部接口中的曼彻斯特码编解码器。该设计采用VHDL硬件描述语言编程，并且专门的综合工具Synplify对设计进行综合、优化，在MAX PLUS II进行时序仿真，最后在FPGA上实现。

引言

曼彻斯特码编码、解码器是1553B总线接口中不可缺少的重要组成部分。曼彻斯特码编解码器设计的好坏直接影响总线接口的性能。本文介绍的是MIL-STD-1553B接口中最曼彻斯特码的编码和解码器的设计实现。

在电子设计领域，可编程器件的广泛应用为数字系统的设计带来极大的灵活性，1片FPGA/CPLD芯片可替代上百个IC电路。同时，Altera公司开发的MAX PLUS II和QUARTUS II软件，是完全集成化的可编程逻辑设计环境；Synplicity公司的Synplify是专门用于FPGA和CPLD的一种优秀逻辑综合工具；VHDL更是一种功能强大的硬件设计语言，可用简洁的代码描述来进行复杂控制逻辑的设计。所这些使得硬件的设计如同软件那样方便，极大方便了数字电路的设计。所有这些条件都为在实验室开发实现MIL-STD-1553B协议接口提供了有利条件。文中所设计的编码、解码器就是采用硬件描述语言VHDL进行编程，用Synplify进行综合，以及采用MAX PLUS II进行时序仿真，在FPGA上实现的MIL-STD-1553B总线接口中的曼彻斯特码编码、解码器。

图1

1 1553B总线及其接口功能

MIL-STD-1553B的全称是：飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线。它用可屏蔽双绞线进行数据传输，信号是以串行数字脉冲的形式进行传输，其数据代码用双相曼彻特码的形式来表示，其传输速率为1Mb/s。1553B数据总线上连接有三种类型的系统：①总线控制器（BC）——控制总线上的数据传输；②远程终端控制器（RT）——响应BC来的命令，执行数据传输；③总线监视器（BM）——有选择地接收数据总线上的信息并保存之。每个子系统可以通过1553B总线连接到任何一个子系统。数据就是在总线上进行传输的。

图2

在总线上传输的有三种类型的字：命令字、状态字和数据字。每种字的字长为20位，有效信息位是16位每个字的前三位为同步字头，最后一位为奇校验位。有效信息（16位）及奇偶校验位在总线上以曼彻斯特码的形式进行传输，每位占的时间为1μs。同步字头占三位，或先正后负（命令字、状态字）或先负后正（数据字）。正/负电平各占1.5μs，即占同位场的一半。由于系统的类型不同，可辨别出命令字和状态字，命令字由现行的总线控制器发出，而状态字总是由远程终端RT发出。

作为MIL-STD-1553B总线的接口应完成以下功能：①将总线上的串行信息流转换成处理机可以处理的并行信息或者与之相反；②接收或发送信息时，能够识别或生成标准的1553B信息字和消息；③完成与处理机之间的信息交换，包括1553B信息地址的分配，命令字（或状态字）的译码或返回状态字、发送数据字等。曼彻斯特码编解码器完成的是曼彻斯特码的编码及解码，并检测错误。它接收具有有效同步字的曼彻斯特码，并进行译码，以及识别其类型和串/并转换、奇偶校验等；或者将处理器发出的并行二进制数据进行曼彻斯特码编码，再加上同步字头及奇偶位使之成为符合1553B标准的字进行输出。

编解码器是总线接口的一部分。一般说来，1553B总线接口由电平转换电路、曼彻斯特码编解码器、命令字/状态字译码逻辑和CPU及相关电路组成，如图1所示。