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基于FPGA的ARINC429总线接口模块设计

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基于FPGA的ARINC429总线接口模块设计
摘要：
飞机作为20世纪所取得的重大科学成就之一，早已经成为人们出行不可或缺的交通工具，深刻影响并改变着人们的生活。

另外，随着微型电子计算机的出现和数字技术的发展,航空电子设备数字化也已成为不可逆转的潮流。

航空总线协议ARINC429是定义航空电子设备和系统彼此之间相互通信的一种规范。

利用FPGA 完成的航空总线 ARINC429 接口模块化的设计，价格低廉，可有效节省硬件资源，而且可使调试和维护等操作简单化。

该方案在航空或民用ARINC429通信设备中具有较好的应用前景。

本文提出的基于FPGA的ARINC429总线接口模块设计,实现了与微控制器之间的标准接口及与ARINC429总线的标准接口，并根据功能要求将系统划分为合理的功能模块，分别设计各功能模块的数字逻辑并用Verilog语言进行了描述。

本设计在系统硬件上对FPGA 选用的是Altera 公司的Cyclone系列芯片EP1C6T144I7，该芯片工作电压为3.3V，有5980个逻辑资源，价格低廉，可有效节省硬件资源是一款高性价比的 FPGA 芯片。

系统包括4路发送通道，4路接收通道，传输速率 100kbps、50kbps 或 12.5kbps可选，数据字长为32bit ，发位间隔设为6位。

最后，经过对系统进行详细的功能仿真,结果表明设计完全可以实现ARINC429数据传输。

关键词：ARINC429 ； FPGA；接收发送模块；。

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基于DSP与FPGA的ARINC429总线接口卡设计

基于DSP与FPGA的ARINC429总线接口卡设计


算机资源 ， 具 有 高速 、 可靠、 实时 性 好 的优 点 。
关键 词 ：Ｐ Ｃ Ｉ总 线 ；ＡＲＩ ＮＣ ４ ２ ９总 线 ；ＤＳ Ｐ；Ｆ Ｐ ＧＡ
中 图分 类 号 ：１ ６ ７ ４ — ６ ２ ３ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ １ ９ ０ — ０ ４
Ｐ Ｃ Ｉ （ ｐ ｅ ｒ ｉ ｐ ｈ ｅ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ） 局 部 总 线 数 据 传 输率 为 １ ３ ２ ＭＢ ／ ｓ ， 可 同 时支持 多组 外设 ， 不受制 于处 理 器 ，
ｌ Ａ Ｒ Ｉ ＮＣ ４ ２ ９总线
Ｈ ￥ ３ ２ ８ ２作 为 专 用 协 议 芯 片 ． Ｔ Ｉ 公 司的 Ｔ Ｍ ￥ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ １ ２作 为嵌 入 式 Ｃ Ｐ Ｕ， Ａ ｈ ｅ ｒ ａ公 司的 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ芯 片 Ｅ Ｐ １ Ｃ １ ２来 进 行 逻 辑 控制 、 时序 控 制 ． 实现 了 Ａ Ｒ Ｉ Ｎ Ｃ ４ ２ ９总线 接 口卡 的 电路 设 计 。本 接 口卡 数 据 收 发 过 程 由卡 上 的 Ｄ Ｓ Ｐ控 制 ， 无 需 占用 计
第 ２ ｌ卷 第 ３期
Ｖｏ ｌ ＿ ２ｌ Ｎｏ ． ３
电 子 设 计 工 程
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０ １ ３年 ２月
Ｆｅ ｂ．２ Ｏｌ ３
基于 Ｄ Ｓ Ｐ与 Ｆ Ｐ ＧＡ 的 Ａ Ｒ Ｉ ＮＣ ４ ２ ９总线接 口卡设计
曹雄 伟 ，朱 岩 ，史 国庆
（ 西 北 工 业 大 学 陕 西 西安 ７ １ ０ １ ２ ９ ）
基于FPGA的ARINC429协议设计

基于FPGA的ARINC429协议设计

2015 年 9 月 15 日 第 38 卷第 18 期
92
现代电子技术 Modern Electronics Technique
Sep. 2015 ol. 38 No. 18
基于 FPGA 的 ARINC429 协议设计
曾 锋，冯 宇
（北京青云航空仪表有限公司，北京 100086）
摘 要：针对传统 ARINC429 总线电路设计中采用的协议芯片的方式有扩展性差，占面积大的问题，提出一种基于 FP⁃
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第 18 期
分 ：发 送 部 分 和 接 收 部 分 。 这 两 部 分 协 议 独 立 工 作 ，接 收协议和发送协议都可以通过对模块 I/O 的配置，实现 不同的波特率、奇偶校验，数据格式等功能的设置。
由于 ARINC429 总线由两条差分线构成，总线上的电 平 范 围 为 -5~5 V，见 图 1 的 A（ARINC429），B （ARINC429）。该电平不能与 FPGA 直接进行接口[2]，需要 总线接口驱动芯片进行电平转换后才能与 FPGA 进行接 口。对应转换后的 TTL 电平见图 1 的 A（TTL），B（TTL）[3]。
从而大大地减少了电路面积。该协议电路设计通过严格的测试，已经应用在实际的产品中。
关键词：FPGA；ARINC429 总线；模块配置；电路设计
中图分类号：TN911⁃34
文献标识码：A
文章编号：1004⁃373X（2015）18⁃0092⁃03
Design of ARINC429 protocol base on FPGA
ZENG Feng，FENG Yu
（AVIC Beijing Keeven Aviation Instrument Co.，Ltd.，Beijing 100086，China）
基于FPGA的ARINC429总线协议处理设计

基于FPGA的ARINC429总线协议处理设计

图１　ＡＲＩＮＣ４２９信号规范作者简介：王昱煜（1984-），男，江苏苏州人，硕士，工程师。

研究方向：机载座舱显示技术。

曹峰（1979-），男，江苏靖江人，硕士，研究所所长。

研究方向：机载座舱显示技术。

于小燕（1985-），女，江苏泰州人，硕士，工程师。

研究方向：机载座舱显示技术。

候大勇（1983-），男，山西定襄人，硕士，工程师。

研究方向：机载座舱通讯技术。

和奇偶校验位（PARITY）五部分[5]。

具体的信号规范如图1３　设计实现中转站，完成数据的转换和存储；发送模块对CPU待发送数据实现串行化转换，并按控制寄存器设置的速率发送到相应通道中；接收模块将接收到的串行数据转为并行位数据字存入FIFO缓存，CPU将数据字读出。

图３　发送模块设计的结构框图到串行的转换，在此转换过程中加入预先设定的字间隔。

通过配置控制寄存器相应的比特位可选择发送波特率、发送中断允许等，还可通过读取状态位检查发送模块的当前工作状态。

发送模块设计的结构框图，如图3所示。

（2）SHIFT：进行数据的串并转换。

将串行数据依次放置在并行数据的最高位，同时进行奇偶校验，即逐位进行异或运算，当位数计数器计到32时进入MOVE状态。

（3）MOVE：进行数据格式的转换。

将429图４　接收模块设计的结构框图飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C].深圳,2007.[2]屈志宏,景博,李宁.ARINC-429 数据总线通信实现方式研究[J].电子技术,2007(5):62-68.[3]刘文波,卞巨伟.实现ARINC429数字信息传输方案设计[J].电子技术应用,2000(6):48-50.图５　ＡＲＩＮＣ４２９发送模块仿真结果图图６　ＡＲＩＮＣ４２９接收模块仿真结果图[4]姬昕禹,马捷中,翟正军.基于ARINC429总线接口板卡的驱动程序设计与实现[J].计算机工程与设计,2007(28):3511-3514.[5]王燕.基于ARINC429航空数据总线的便携式机载电子设备故障检测仪的研制[D].西安:西安科技大学,2004:12-13.。

最新-基于DSP和FPGA的ARINC429机载总线接口板的硬件设计 精品

最新-基于DSP和FPGA的ARINC429机载总线接口板的硬件设计 精品

基于DSP和FPGA的ARINC429机载总线接口板的硬件设计摘要介绍了民用飞机机载数据总线429的硬件接口板，该接口板采用和实现四种429信号收发通道，使整个系统的处理速度大大提高。

关键词429总线机载数据总线429在当代的运输机和相当数量的民航客机如310、300、600、757、767中有着广泛的应用。

目前国内对429总线接口板的设计一般都是基于公司的3282芯片完成的，它的缺点是路数有限、非常不灵活。

因此对429总线接口板的研制，实现多通道429总线数据的接收和发送，成为目前对飞机载总线接口研究的重点，具有非常重要的现实意义和应用前景。

1429总线简介在现代民用飞机上，系统与系统之间、系统与部件之间需要传输大量信息。

规范就是为了在航空电子设备之间传输数字数据信息而制定的一个航空运输的工业标准。

范文先生网收集整理429以下简称429总线采用双绞屏蔽线传输信息，通过一对双绞线反相传输，具有很强的抗干扰能力。

而调制方式则采用双极归零制的三态码方式，即信息由高、零和低状态组成的三电平状态调制。

429电缆上的信号及经电平转换后的信号如图1所示。

429总线每一个字为32位，它的字同步是以传输周期至少4位的时间间隔也就是4位码字为基准的。

2系统总体方案429总线接口板的主要功能是在429信号及相关外设之间起到桥梁作用，它既能接收双极归零制的429信号并将其转换为数字信号送入计算机或其它设备，又可将计算机或其它设备发出的数字信号转换为429信号输出。

本文介绍的总线接口板采用和实现四路429信号接收通道和四路429信号发送通道，且每路通道之间相互独立。

在这个接口板中，每两个数据字之间的时间间隔可调，每一个收发通道能单独定义字间隔长度，每个通道校验方式可单独定义为奇校验或偶校验，数据发送可以选择单帧发送或自动自复发送重复发送某一帧。

整个接口板由调制电路、解调电路、、和双口组成，如图2所示。