基于FPGA+LabVIEW的1553B总线监测系统的设计

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1553B总线全称MIL-STD-1553B(飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线),上世纪70年代美国军方公布了该总线标准,当时主要应用在军用航空领域。该总线在航空领域的应用,有效的简化了飞机中各个设备间的互连,提高了航空系统的数据传输效率和可靠性,减轻了互连电缆的所占用的有效载荷。自其公布后,因其具有多种优越的性能,很快被世界各国所重视并从航空领域拓展到不同的军事武器平台。1553B总线是在最早的1553总线和1553A总线的基础上发展起来的,并在1987年“冻结”该标准。1553B总线是目前在世界范围内应用最为广泛的航空系统总线,已经形成国际公认的航空数据总线标准。1553B总线被认为是推动第三代战斗机发展的重要因素之一。目前1553B总线仍然作为现代战机航电通讯系统的首选总线,其所发挥的作用也越来越突出。可见对1553B总线的研究仍然具有必要性。我国在上世纪的八十年代才开始接触该总线,随后在各种国产军事装备中得到应用。1553B总线的核心部分是总线接口协议处理器,当时国内并没有生产这种专用控制芯片的技术,因此全部依赖从国外厂商进口。虽然目前国内已经开始对1553B总线开始系统性的研究,并取得了很大的成果,但规模和技术远未达到欧美发达国家的水平。所以对1553B协议处理器进行独立的研发,对实现国防重点器件的国产化,增强国防装备的安全性,获得独立的知识产权和推动国民经济的发展等都具有极其重大的意义。本文写作之前参阅了大量的国内外关于1553B总线的资料。在对总线协议和相关设计思想进行深入研究的基础上,独立设计了1553B协议转换芯片。协议设计全部采用verilog硬件描述语言开发,在FPGA平台上结合目前较流行的SOPC技术,成功实现了数据格式的转换和协议的收发。1553B协议转换芯片采用的是Altera公司cyclone-II系列。为了验证设计的正确性,用两块板子搭建测试平台,一个用于采集模拟信号进行模数转换,并将结果编码成1553B协议格式发送出去;另一块板子作为总线监控器,不断的对总线上的信号进行分析,当同步头有效后,接收总线电缆上的数据,解码并通过USB数据线以USB格式发送到上位机软件中。文章对1553B协议的各个主要部分都进行了介绍,对各部分的作用,设计的方法和具体实现的细节都有比较详细的论述。协议的每一部分在设计完成之后都给出了ModelSim软件的仿真图以验证设计的合理性。文章后面也对整个系统进行了连调连试,测试结果表明1553B格式的编码发送板卡、1553B总线监测板卡、LabVIEW上位机软件都能够正确的工作。说明本设计的思路、方法和具体的实现过程是合理正确的,达到了论文开题时的预期效果。
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