1553B总线接口SoC设计相关问题研究

随着电子技术的发展,实时系统对其数据总线接口的要求也越来越高.在深入研究1553B总线接口技术及协议的基础上,设计并研制了1553B总线接口SoC,该芯片自带微处理器,支持多种主机接口,可通过模式选择适配多种局部总线.同时针对所设计的SoC提出了一种通信软件的设计实现方法,该软件完成传榆层和驱动层功能.通过多种测试证明该芯片完全符合MIL-STD1553B协议,满足实时系统通信要求,具有较高的通用性、可靠性和较高的功能、性能密度.     

一种采用收发双缓冲结构的1553B总线接口的设计与实现

从简化结构、提高实时性的角度出发,提出了一种RT模式下的1553B总线接口。该总线接口硬件上以BU-61580为总线协议处理器,以FPGA为主处理器,在FPGA内部实现接口粘合逻辑,省去额外电路,做到无缝链接。软件上在接收端采用子地址双缓冲模式,保证数据一致性和正确性,发送端提出了发送双缓冲机制,在保证可靠性的前提下提高了数据更新的实时性。详细阐述了总线接口的设计和实现方案,并通过仿真和实验手段证明了该接口方案的可行性和有效性。     

基于QL6500的BIU协议芯片的实现

简要介绍了GJB5034规定的线性令牌传递高速光纤总线协议的运行机理,提出了其总线接口单元协议芯片的解决方案,即应采用自上而下的设计方法和EDA设计工具,以及采用FPGA芯片QL6500来实现,并在后期的应用中对设计的正确性进行了验证。     

基于PowerPC8640的PCI-E总线接口设计

PCI-E总线因为其自身的特点和关键技术优势,被公认为下一代总线标准。PowerPC8640内部集成有PCI-E接口,同时本身是一款高性能的处理器。重点介绍了PowerPC8640集成的PCI-E接口的特征以及软件初始化流程,PowerPC8640的PCI-E接口作为主设备,设计了两种PCI-E从设备的实现方式：使用FPGA的PCI-E硬核和专用PCI-E转PCI的芯片PEX8112,实现PCI-E的通信。经加电试验,所有功能都已实现,表明采用PowerPC8640实现PCI-E的方法可行,而且简化了硬件设计和软件开发。     

ARINC429总线接口设计与实现

ARINC429总线在航空电子系统领域被广泛的应用。本文分析了ARINC429总线的工作原理,根据其数据格式、接口电平要求,给出了由FPGA设计实现ARINC429总线的基本原理,并通过VHDL语言编程,实现了ARINC429总线协议部分,实现了接收和发送功能。采用FPGA器件设计集成ARINC429总线协议的通信芯片,可以有效地提高数据通信模块的处理能力和集成度。通过实际与通用型ARINC429总线芯片的通讯,验证了方案的正确性。     

基于FPGA的高速LVDS接口的实现

给出了一种基于FPGA的高速LVDS接口设计,利用FPGA内部的SelectIO资源,设计并构造了LVDS接口发送单元、LVDS接口接收单元和对齐状态机。并基于Xilinx Virtex-5平台成功搭建了一个500 Mb/s高速LVDS串行互联系统,通过仿真和测试,验证了系统的有效性,为后续采用FPGA实现各种高速协议奠定了良好的基础。     

IP over CCSDS协议适配的高速并行实现技术

天地一体化组网应用须在空间网和地面网之间部署IP over CCSDS(基于CCSDS空间链路承载IP业务)协议适配网关,以实现在高速CCSDS(空间数据系统咨询委员会)空间链路之上传输IP(互联网协议)数据包。针对此需求,提出一种IP over CCSDS协议适配的高速并行实现方法,并在Linux内核中采用多线程技术实现IP over CCSDS协议适配过程,通过实验进行测试与验证。测试表明,在处理器多核数目的范围内,协议适配处理性能随线程并发数目的增加而增加;当线程数目超过处理器核数时,受限于处理器核数和线程调度开销的影响,协议适配的性能并不能随着线程数目的增多而线性增加。后续,可利用FPGA(现场可编程门阵列)硬件逻辑电路的并行能力在硬件上实现协议适配的高速并行处理,并设计更高速率的同步接口,以从硬件上实现几千兆比特甚至几十千兆比特的高速IP over CCSDS协议适配。     

分布式航空电子系统信息传输机构设计研究

 航空电子系统日益增长的复杂性使其必须走向分布式处理的道路。本文介绍一个基于1553B总线的分布式航空电子系统的实验模型——EPDAS系统,讨论了EPDAS系统信息传输机构的有关组成部分:总线通信协议、通信管理软件和总线接口,本文在分析传统的同步总线控制方式的缺点之后,提出了询问和命令/响应相结合的总线控制方式,该方式能提高总线传输的效率和实时性。在EPDAS系统的总线接口设计中,引入了流水线并行处理技术,解决了总线接口的瓶颈问题,并使之易于VLSI化;伪DMA控制的概念,使总线接口电路更加简化;共享存贮器的互连技术,具有效率高、控制简单、容易实现等优点。EPDAS系统结构合理、效率高,符合国情、适合于新一代的飞机。     

基于CAN总线的冗余系统同步技术研究

为了解决自动油门伺服控制器冗余系统中双CPU时钟不同步导致的系统工作不稳定问题,本文提出了一种改进的同步技术,该技术通过CAN总线通信,基于PYP协议进行信息交互,实现双CPU的时钟同步。通过开发试验板进行验证测试,测试结果表明,该技术可以有效地解决冗余系统同步问题,同步后的时钟误差为微秒级,大大优于硬件同步技术的毫秒级。     

面向机载机电管理系统的CAN应用层协议设计

针对飞机机电综合管理系统的通信需求和控制策略,提出一种基于双通道和总线冗余的控制器局域网(CAN)的通信方法,以CAN2.0B协议为基础,制定CAN应用层通信协议。该协议完成报文结构设计,对每个功能段的含义和用法进行详细说明;系统各节点采用双滤波器模式,实现点对点和广播通信功能。基于本协议成功搭建面向机电管理系统的CAN总线通信仿真验证环境,实际通信测试结果表明:该冗余CAN总线系统工作稳定、可靠,应用层协议具有总线负载抖动较小、通讯实时性和可靠性较高的特点。     

基于I~2C总线的CPU温度监控系统

随着高性能、高功耗器件在嵌入式领域中广泛应用,温度监控已成为高可靠嵌入式领域研究的热点,采用ADI公司的测温电路ADT7461设计了面向高性能PowerPC处理器的温度监控系统。介绍了ADT7461芯片的功能原理,描述了整个硬件电路的结构。在软件部分阐述了I2C总线协议以及基于I2C总线协议实现的ADT7461寄存器读/写基本操作,针对应用中会面临的实际问题给出了具体解决方法。设计方法对于同类温度监控系统设计有一定的参考意义。     

飞机管理系统1394总线AS5643协议的设计与实现

随着JSF项目首先在航空器中采用IEEE-1394b总线,使得该总线在航空电子系统中被快速广泛地使用。AS5643协议在IEEE-1394b总线协议的基础上通过增加限制的方法,满足了新一代飞机管理系统总线对于高带宽、高确定性和高可靠性的要求。分析了基于飞机管理系统总线的基本拓扑结构和AS5643协议,阐述了一种基于FPGA逻辑设计实现AS5643协议的解决方案。通过实验验证,表明设计解决方案满足设计指标,性能良好,实现了飞机管理系统总线机载环境的应用要求。     

FC网络通信中PCIe的接口的设计与实现

PCIe总线具有点对点串行连接、双通道、高带宽、链路数可选、在软件层与PCI保持兼容等特点,在嵌入式领域得到越来越广泛的应用。以XC5VFX130T芯片为硬件核心,分析PCIe的协议原理和XC5VFX130T芯片内嵌的PCIE Endpoint block硬核模块结构,实现具有PCIe系统主机接口的FC总线接口板卡,实现的功能和性能经过仿真和FPGA实现,达到了设计要求。     

基于FPGA的RS232/422多通道接口设计与实现

针对传统的RS232/422总线接口采用的总线板卡集成度低,成本高的劣势,设计并实现了基于FPGA的多通道RS232/422总线接口电路,有效提高了系统的集成度,降低了系统的成本,并成功运用在航空信号仿真平台中。     

线性令牌总线仿真监控软件的设计与实现

线性令牌总线(LTPB)是一种先进的机载互连技术,它具有高带宽、实时性强和高可靠性等特点。本文主要从系统角度给出了LTPB测试系统中仿真监控软件的设计与实现。本仿真监控软件的开发对于验证总线接口单元(BIU)是否能够准确实现LTPB协议功能与性能,以及总线网络整体运行情况的监控有着重要的意义,为LTPB能够尽早在我国的航空电子系统中得以应用起到了一定的作用。     

基于FPGA的PC104总线接口电路设计

在机载产品小型化研发中,简化硬件电路设计从而缩小PCB板尺寸是一个设计重点。本文针对采用PC104构建计算机系统的机载产品,提出了采用FPGA代替专用芯片进行总线接口电路设计的方法;重点介绍了通过软件设计由FPGA来实现PC104总线数据传输控制;通过试验验证了这一方法的可行性。     

基于IP核的PCIE总线接口逻辑的设计和实现

使用PCIE总线进行设备间互联时,需要设计接口逻辑实现PCIE总线与内部功能的交互,采用一种基于IP核的方法,在Xilinx Virtex-7系列FPGA上完成了PCIE总线接口逻辑的设计和实现,并进行了功能和性能验证,结果表明逻辑能够正确进行寄存器访问和DMA传输,且DMA传输带宽能达到PCIE总线带宽的70%以上.     

高性能DSP在1553B总线中的设计与实现

为了提高数据采集效率,以高性能DSP芯片为基础,设计了以高性能DSP芯片为处理核心的1553B总线系统.在硬件系统中采用了TI公司的高性能定点运算信号处理器TMS320F2812以及DDC公司的61864协议处理器,同时采用了FPGA作为逻辑控制电路.电路设计方案用于1553总线接口适配的研制,现已通过验收并经测试证明运行稳定可靠.     

新型机载电源控制器高效便携式测试系统设计

针对新型机载电源控制器(PCU)批量测试与维护保障需求,基于Ether CAT总线构建PCU_ATE系统,并对系统架构、硬件设计与软件设计进行了详细阐述,该系统采用高性能FPGA构建低功耗硬件平台,通过移植KPA协议栈实现嵌入式主站控制器功能。同时,采用模块化设计方法开展功能从站的软硬件设计,使PCU_ATE系统具备良好的可扩展性与灵活配置能力。系统测试结果表明,与传统测试手段相比,PCU_ATE便携式测试系统接口测试同步精度高,提升了测试覆盖率与检测效率,其低功耗与便携式特点大大提升了机载PCU产品的维护保障能力。     

航空电子系统接口控制文档工具的设计与实现

针对基于信息管理方式实现的传统接口控制文档管理工具无法有效支持航空电子系统协同设计的问题,设计并实现了一套支持设计-分析-测试-验证流程的接口控制文档管理工具-ICDT,采用符合OSGi规范的插件开发技术,将元数据模型与对象关系数据库技术相结合,基于Hibernate/Teneo/EMF/GEF实现了对接口控制文档进行可视化的设计、分析、测试与验证。一方面解决了现有接口控制文档数据管理与航电系统设计过程脱节的问题,另一方面,通过基于系统工程的接口控制文档设计开发流程,能够有效地提高系统设计和集成验证的有效性。