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基于SOC芯片的1553B远程终端的设计与实现

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多 路传输 数据 总 线 ” ，传 输 速 率 为 １ Ｍ ｂ ｐ ｓ ，采用 冗 余 的 总 线 型拓扑 结构 ，具有 非常好 的时钟 同步 和高可 靠数 据传 输
能 力 。从 通信 系统 的角度 看 ，１ ５ ５ ３ Ｂ有 ３种 终端 ：一 个 总
线 控制器 （ Ｂ Ｃ ） 来 管理 和控 制 总线 上 的信 息 传 输 ；一 个 总线监视 器 （ Ｍ Ｔ ）来接 收总 线上 的信息 用于 总线的测 试 ； 其 余 的都 是远 程终 端 （ Ｒ Ｔ ） 。其拓 扑结 构如 图 １ 所示 。
收数 据 ，并将 接 收到 的数据存 放在接 收缓 冲区 ，子 系统应
用软 件通过 调用 Ａ Ｐ Ｉ 接 口函数 获取 总线 接 收 到 的新 数 据 ； 另一 方面 ，子系统 应用 软件通 过 Ａ Ｐ Ｉ 接 口函数 将需要 发送 到１ ５ ５ ３ Ｂ总 线 的 数据 存 放在 Ｒ Ｔ发 送缓 冲 区 ，Ｒ Ｔ在接 收 到总 线命令 时将该 数据 发送 到 １ ５ ５ ３ Ｂ总线上 。
比特 位 ） 、消息块 （ １ ６个 比特 位 ）和 奇校验 位 （ １个 比特
车载领域 ，为 提高坦 克和军 舰等武 器 的技术水 平发 挥 了重 要 作用 。文 中介绍 了 １ ５ ５ ３ Ｂ总线 技术 的特点 ，简要 说 明了
１ ５ ５ ３ Ｂ总线通 信系统 的组 成 ，详 细介绍 了基 于 Ｓ Ｏ Ｃ芯片 的
远 程终端 的设计 。
位） ，其 中消息 块和奇 校验位 采用 曼彻 斯特二 型编码 。
２ 设计原 理
在整个 １ ５ ５ ３ Ｂ系统 中 ，Ｒ Ｔ一方 面 从 １ ５ ５ ３ Ｂ总 线 上接
１ １ ５ ５ ３ Ｂ总线协 议简 介
１ ５ ５ ３ Ｂ总线 的全称 是 “ 飞 机 内部 时分 制 指 令／ 响 应 式
线通 信 处理 器 。硬 件 主要 包 括 以下 功 能模 块 ：Ｓ Ｏ Ｃ １ ５ ５ ３ Ｂ
芯 片 ；存储 器 ；时钟 电路 ；电源转换 电路 ；复位 电路 ；串 行接 口；１ ５ ５ ３ Ｂ总线 收发 电路 ；主机 接 口电路 。系统 结 构
李礼 ，等 ：基于 Ｓ Ｏ Ｃ芯片的 １ ５ ５ ３ Ｂ远程终端的设计与实现
的技术研 究 ，近年来 ，１ ５ ５ ３ Ｂ总线 已经成 为 中 国现役 空 中
力 量最 主要 的先进航 空 电子系统 数据 总线 ，并 且在 舰载 和
・
令 、接收指 令和方 式 指令 ，这 些 指 令分 别 用 来命 令 某 Ｒ Ｔ 发送 、接 收 、或执 行 由方 式指 令 指定 的某 个 动作 。Ｂ Ｃ根 据Ｒ Ｔ应答 的状态 字来 检验传 输是 否成 功 。 １ ５ ５ ３ Ｂ协 议规 定三种 字 ，分别 是命令 字 、数据 字 和状 态字 ，字长 固定 为 ２ ０位 ，字 分 为 三 部分 ：同 步头 （ ３个
（ Ｒ Ｔ Ｃ ） 、看 门狗 （ ＷＤ Ｔ） 、时 间 间隔 计 时器 （ Ｄ Ｔ ） 、串 口
控制 器 （ Ｕ Ａ Ｒ Ｔ ） 及 中断控 制器 功 能 的片 上 系统 ，用 于实
现 １ ５ ５ ３ Ｂ总线接 口功 能 。它主要 承担着 传输层 任务 ，包括
控制 １ ５ ５ ３ Ｂ协议 处理 器 ，实现 Ｉ Ｓ Ｂ Ｃ协议 ，处理 通信错 误 ，
的远程 终 端的硬件 及软件 设计 。该设 计 已在 某机 载有 效载荷 中成功 应 用 ，对机 栽 １ ５ ５ ３ Ｂ总线远 程终 端设计 具有 重要 的指 导和 参考 意义 。 ［ 关键 词 ］Ｓ Ｏ Ｃ芯 片 ；１ ５ ５ ３ Ｂ ；通 信表 ［ Ｄ ＯＩ ］１ ０ ． １ ３ ９ ３ ９ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｚ ｇ ｓ ｃ ． ２ ０ １ ５ ． ２ ０ ． ０ ６ ２ １ ５ ５ ３ Ｂ总线 以其传输 的高 可靠 性 、使 用 简单 灵 活 的特 点 ，已经 逐步从 飞行 控制等 系统扩 展到 坦克 、舰船 、航 天 等 领域 ， 目前 已广泛 应用 于海 、陆 、空 三军 ，具有一 网盖 三军之称 。中国在 ２ ０ 世纪 ８ ０年代初 就开始 了 １ ５ ５ ３ Ｂ总 线
图 １ １ ５ ５ ３ Ｂ 总线 拓 扑 结 构
响应 子系 统主机命 令进 行服 务等 功能 。 ３ ． ２ 硬件 结构 设计
１ ５ ５ ３ Ｂ模块 是一智 能化 、通用 化及 标 准化 的 １ ５ ５ ３ Ｂ总
该 数据 总 线 以 帧 为 传输 单 位 ，每 帧包 含若 干 字 。 由 Ｂ Ｃ发起 总线 上 的数 据传 输 ，只有 当 Ｂ Ｃ 向某 Ｒ Ｔ发 出总线 指 令后 ，该 Ｒ Ｔ才能参 与数据 传 输 。总线 指令 分 为 发送 指
物 流 工 程 与 技 术
中国市场 ２ ０ １ ５年第 ２ ０ 期 （ 总第 ８ ３ ５期）
基于 Ｓ ＯＣ 芯 片 的 １ ５ ５ ３ Ｂ远 程 终 端 的 设 计 与 实 现
李 礼 ，牟 明 ，刘飞飞
１ ０ ０ ０ ２ ８ ） （ 中航 工业计算所 ，北京
［ 摘
要 ］本 文介 绍 了 １ ５ ５ ３ Ｂ总线技 术 的特 点 ，简要说 明 了 １ ５ ５ ３ Ｂ总线通 信 系统的组 成 ，详 细介 绍 了基 于 Ｓ Ｏ Ｃ芯片
３ 硬 件 平 台
３ ． １ Ｓ Ｏ Ｃ １ ５ ５ ３ Ｂ芯片
Ｓ Ｏ Ｃ １ ５ ５ ３ Ｂ芯片 ＨＫ Ｓ １ ５ ５ ３ Ｂ Ｃ Ｒ Ｔ是一 款集智 能化 、通用 化 、小型化 和低 功耗 为一 体 的 国产 １ ５ ５ ３ Ｂ通 信处 理 芯 片 。 该芯 片 采 用 Ｓ Ｏ Ｃ架 构 ，集 成 了 Ａ ＲＭ ７ Ｔ ＤＭＩ微 处 理 器 、 １ ５ ５ ３ Ｂ协议 处理 器 、外 部 总线 控 制器 （ Ｅ Ｂ Ｃ） 、双 口存 储 器 （ Ｄ Ｐ Ｒ Ａ Ｍ） 、静 态 随 机 存 储 器 （ Ｓ Ｒ Ａ Ｍ） 、实 时 时 钟

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一种星载1553b总线远程终端设计

一种星载1553b总线远程终端设计

： ； ； ； ； ； Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＦＰＧＡ １５５３ＢＢｕｓ ＪＫＲ６５１７０Ｓ６ Ｒｏｕｔｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｐａｙｌｏａｄ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｔｅｓｔ
０ 引言
能或数字处理功能还需要ＦＰＧＡ 来实现，使得单机
目前，１５５３Ｂ 总线接口通信广泛应用于星载、机 的体积和功耗都较大。
载和弹载等通信系统中，有效载荷与卫星平台综合 随着卫星载荷研制技术的发展，卫星系统对有
电子的通信大部分也采用１５５３Ｂ 总线方式。传统的 效载荷的体积、功耗等要求越来越高。为了实现载
星载１５５３Ｂ 总线通信常常采用ＣＰＵ、单片机或ＤＳＰ 荷单机的小型化，取代传统星载１５５３Ｂ 总线协议采
通过控制１５５３Ｂ 协议芯片来实现；同时，其他通信功 用ＣＰＵ、单片机或ＤＳＰ 来控制１５５３Ｂ 协议芯片的实
对实现的１５５３Ｂ 总线接口功能进行了测试验证。测试结果表明，１５５３Ｂ 总线远程终端功能正常，性能良好，接口控
制信号时序符合手册时序要求。用ＦＰＧＡ 取代ＣＰＵ、单片机和ＤＳＰ 等的控制，将载荷功能和接口通信集中在ＦＰＧＡ
中实现，减小了卫星有效载荷的体积及功耗，增加了系统的可靠性。
关键词：ＦＰＧＡ；１５５３Ｂ 总线；ＪＫＲ６５１７０Ｓ６；远程终端；卫星载荷；设计测试
， ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｇｎａｌ ｔｉｍｉｎｇ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｍａｎｕａｌ ｔｉｍｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ． Ｕｓｉｎｇ ＦＰＧＡ ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ， ， ， ｏｆ ＣＰＵ ＭＣＵ ａｎｄ ＤＳＰ ａｌｌ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ＦＰＧＡ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ， ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏａｄ ａｎｄ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．
基于FPGA的1553+B总线远程终端的设计与实现

基于FPGA的1553+B总线远程终端的设计与实现

文章编号：1001-9081（2014）S2-0055-04基于FPGA的1553B总线远程终端的设计与实现商伟峰1*，冯建文1，刘小旦2（1.杭州电子科技大学计算机学院，杭州310018；2.杭州航天电子技术有限公司，杭州310052）(*通信作者电子邮箱shangwfa@)摘要：为了降低1553B节点的成本和提高应用开发的灵活性，设计并实现一种基于现场可编辑逻辑器件（FPGA）的1553B总线的远程终端系统。

首先根据1553B总线协议和远程终端在整个总线中的功能进行了模块的划分，然后用Verilog HDL硬件描述语言对各个功能模块进行了实现，并使用Modelsim-altera软件对各个模块的功能进行了仿真。

最后通过quartus13.0生成下载文件，下载至板卡上进行测试，结果显示1553B总线远程终端满足项目要求的各项性能指标。

关键词：1553B协议；双余度总线；FPGA；Verilog HDL；远程终端中图分类号：文献标志码：ADesign and implementation of1553B remote terminal based on FPGASHANG Weifeng1*,FENG Jianwen1,LIU Xiaodan2(1.School of Computer Science and Technology,Hangzhou Dianzi Uiversity,Hangzhou Zhejiang310018,China;2.Hangzhou Aerospace Electronic Technology Company Limited,Hangzhou Zhejiang310052,China)Abstract:In order to reduce the cost of the1553B remote node and improve the flexibility of the application and development,a1553B bus remote terminal based on FPGA(Field Programmable Gate Array)was designed and implemented in the paper.Firstly,according to the protocols of1553B bus and the function of the remote terminal in the bus system,the system was divided into several modules.Then all the functional modules were realized by Verilog HDL,and simulated with Modelsim-altera software.The result of testing on the board shows that the performances meet the design requirement.Key words:1553B protocol;dual-redundancy bus;FPGA(Field Programmable Gate Array);Verilog HDL;remote terminal0 引言1553B总线是一种集中控制的时分制指令/响应的串行多路传输总线，是美国军方于20世纪80年代为军用飞机、车辆等制定的一种军用总线标准［1］。

基于FPGA的1553B总线接口技术研究与实现

基于FPGA的1553B总线接口技术研究与实现

基于FPGA的1553B总线接口技术研究与实现一、引言1553B总线是一种用于军用飞行器、舰船和航天器的数字通信总线，具有高可靠性和抗干扰能力，因此在军事领域中被广泛应用。

在航空航天领域，对1553B总线接口进行研究并实现成为了当务之急。

而采用FPGA技术实现1553B总线接口是一种常见的方法，本文将对基于FPGA的1553B总线接口技术进行研究与实现。

二、1553B总线接口概述1553B总线是一种双绞线物理介质，采用双绞线作为传输介质，具有高抗干扰能力。

1553B总线接口主要分为控制器和远端终端两部分。

控制器负责总线的控制、接收和发送数据，而远端终端则负责数据接收和发送。

1553B总线的协议包括了数据帧、命令帧、状态帧和消息帧等，其数据格式严格按照MIL-STD-1553B标准进行规定。

总线的工作频率通常为1MHz，可以支持多路数据传输和具有高可靠性的数据通信。

三、基于FPGA的1553B总线接口技术研究FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程的逻辑器件，具有高度的灵活性和可编程性，能够快速实现各类数字电路。

基于FPGA技术实现1553B总线接口具有以下优势：1. 灵活性：FPGA可以根据具体的需求进行编程，可以实现不同的1553B总线接口功能；2. 高性能：FPGA具有高度的并行计算能力和处理能力，能够满足1553B总线接口的高速数据传输需求；3. 可扩展性：FPGA具有灵活的硬件资源分配和可扩展的设计结构，方便进行功能扩展和升级。

基于FPGA的1553B总线接口技术研究主要包括了以下几个方面：1. 1553B总线接口协议研究：深入了解1553B总线的协议内容、数据帧格式、时序要求等，为后续FPGA设计提供参考；2. 1553B总线接口硬件设计：设计1553B总线接口的物理层电路、数据链路层电路和控制器电路，满足总线通信的要求；3. 1553B总线接口FPGA编程：将1553B总线接口的协议和硬件设计转化为FPGA可编程的逻辑电路，并进行验证和调试；4. 性能优化：对基于FPGA的1553B总线接口进行性能优化，提高数据传输速率和稳定性。

基于某型1553B协议芯片的总线通信系统的设计与实现

基于某型1553B协议芯片的总线通信系统的设计与实现

１１３基于某型1553B 协议芯片的总线通信系统的设计与实现谢正，曾晓东（航空工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710065）摘要：随着航空电子系统的不断发展，可靠稳定的数据总线系统的重要性愈发凸显。

文章首先介绍了1553B 总线的机制与工作原理。

接着通过对系统硬件、软件的分析研究，提出了一种基于某型国产协议芯片的1553B 总线设备设计方案，该方案已在某型项目中成功应用，具有较强的参考价值。

关键词：航空电子系统；1553B 总线；BC ；RT 中图分类号：TP273文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2019）01-0113-020引言早期航空电子系统采用分散式结构，随着机载设备的增加，各设备间需要交互的信息增多，分散式结构明显已经不堪重负，设备间传输速率低、线缆重量体积大且互联复杂度高，这些因素制约着航空电子系统的进一步发展。

为解决分散式结构给飞机性能提升带来的问题，美国率先制定了一种可靠、稳定且可集中控制的航空数据总线。

1973年，美国制定了第一个军用数据总线标准MIL-STD-1553，1978年该协议发展到B 版本，同时政府将该协议固定在B 版本，也就是MIL-STD-1553B ，其数据传输率为1MHz/s ，具有易于控制、实时性好、抗干扰能力强、便于维护、易于扩展等一系列优势[1]，因此1553B 总线技术在航空航天等高可靠实时领域占有十分重要的地位。

国内于1998年5月1日起实施国军标GJB 289A-97，该标准已成功应用于国内新型战斗机等型号研制项目中。

航空电子设备的不断推进，对1553B 终端的重量、功耗、体积等提出了越来越高的要求。

国产最新型的某型1553B 总线协议芯片以其性能完善、封装小、功耗低、接口设计简单等诸多优势脱颖而出，成为1553B 协议芯片的主流方案。

本文介绍了1553B 总线通信系统的组成及特点，同时深入研究了基于该型芯片的MBI 模块设计。