1553B總線通信接口的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文

時(shí)間：2021-03-29 18:54:13 電腦知識(shí) 我要投稿

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　　摘要：本文介紹了1553B數(shù)據(jù)總線協(xié)議，探討了基于1553B總線通信接口的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1553B總線通信接口的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文

　　關(guān)鍵詞：1553B總線協(xié)議；硬件結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

　　一、1553B數(shù)據(jù)總線協(xié)議概述

　�。ㄒ唬�1553B總線定義

　　1553B總線是MIL-STD-1553B是美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)總線的簡(jiǎn)稱，采用時(shí)分制指令/響應(yīng)式多路數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)總線，被認(rèn)為在未來(lái)15年內(nèi)仍具有很強(qiáng)的生命力。它是通過(guò)一種雙絞的信號(hào)屏蔽線，用一個(gè)有源總線控制器BC(Bus Controller)將30個(gè)遠(yuǎn)程終端RT(Remote Terminate)模塊和一個(gè)總線監(jiān)控器BM(Bus Monitor)連接在一起，構(gòu)成一個(gè)分布式串行通信網(wǎng)，該通信網(wǎng)能在惡劣的軍事環(huán)境中，提供高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸，完成系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的信息交換，是系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行電子信息化的基礎(chǔ)。

　　（二）1553B數(shù)據(jù)總線的特點(diǎn)

　　1553B總線是一種集中式的時(shí)分串行總線，其主要特點(diǎn)是分布處理、集中控制和實(shí)時(shí)響應(yīng)。其可靠性機(jī)制包括防錯(cuò)功能、容錯(cuò)功能、錯(cuò)誤的檢測(cè)和定位、錯(cuò)誤的隔離、錯(cuò)誤的校正、系統(tǒng)監(jiān)控及系統(tǒng)恢復(fù)功能。采用雙冗余系統(tǒng)，有兩個(gè)傳輸通道，保證了良好的容錯(cuò)性和故障隔離。綜合起來(lái)1553B總線有以下幾個(gè)優(yōu)良特點(diǎn):

　　1、實(shí)時(shí)性好，1553B總線數(shù)據(jù)傳輸速率比一般的通訊網(wǎng)高。

　　2、合理的差錯(cuò)控制措施和特有的方式命令，為確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕?553B采用了合理的差錯(cuò)控制措施一反饋重傳糾錯(cuò)方法。

　　3、總線效率高，總線形式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)總線效率的要求比較高。

　　4、具有命令/響應(yīng)以及“廣播”通訊方式，非常適合集中控制的分布式處理系統(tǒng)。

　　二、1553B總線接口的硬件結(jié)構(gòu)

　　1553B總線的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)屏蔽雙絞線進(jìn)行的，所以1553B總線接口的硬件結(jié)構(gòu)必須提供向雙絞線上發(fā)送消息或者接收雙絞線傳輸?shù)南ⅰ⑾⑻幚硪约皞鬏敂?shù)據(jù)給子系統(tǒng)的全部功能，也就是完成了子系統(tǒng)與15538數(shù)據(jù)總線的通信接口功能。1553E總線接口的結(jié)構(gòu)如圖1所示:

　　可以看出，1553B總線接口主要包括3大模塊，雙通道收發(fā)器、1553B協(xié)議處理器和接口寄存器。本文的設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在1553B協(xié)議處理器和接口寄存器上。

　�。ㄒ唬�1553B協(xié)議處理器結(jié)構(gòu)

　　1553B協(xié)議處理器是整個(gè)1553B總線接口的核心。它完成包括收發(fā)消息，數(shù)據(jù)流控制等多種協(xié)議處理流程。因?yàn)榭偩€接口可以分為總線控制器BC、遠(yuǎn)程終端RT和總線監(jiān)視器BM三種類(lèi)型，所以協(xié)議處理器按功能可以劃分為BC, RT或者BM。本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的BC和RT在有些功能上是相同的，所以部分模塊是BC/RT通用的。

　　協(xié)議處理器部分經(jīng)過(guò)功能細(xì)化后可以大致分為3個(gè)模塊:

　　1、Manchester編解碼模塊

　　Manchester編解碼是1553B總線接口與雙絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾K。因?yàn)樵O(shè)計(jì)采用雙冗余度總線，所以每一個(gè)總線通道都需要一個(gè)解碼器。它的主要功能就是識(shí)別總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的同步頭，然后對(duì)同步頭后面的Manchester編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并將接收到的'串行編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制并行數(shù)據(jù)，輸出給數(shù)據(jù)流處理模塊，并告知數(shù)據(jù)類(lèi)型(命令字/狀態(tài)字/數(shù)據(jù)字)，方便后續(xù)模塊處理。

　　2、數(shù)據(jù)流處理模塊:

　�、� BC模式:作為總線控制器，要根據(jù)子系統(tǒng)的指令發(fā)送命令字、方式指令字和數(shù)據(jù)字。②RT模式:作為遠(yuǎn)程終端，要接收來(lái)自總線控制器的命令字或指令字。

　　3、存儲(chǔ)器模塊

　　存儲(chǔ)器模塊包括4個(gè)數(shù)據(jù)緩沖FIFO和一個(gè)雙口RAM，數(shù)據(jù)緩沖FIFO用來(lái)緩沖接收到的或者待發(fā)送的數(shù)據(jù)。雙口RAM作為總線接口的存儲(chǔ)設(shè)備，用來(lái)存儲(chǔ)總線上交換的數(shù)據(jù)字。

　　（二）接口寄存器

　　接口寄存器是以控制和狀態(tài)寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要有以下幾個(gè)寄存器:

　　遠(yuǎn)程終端命令字寄存器:RT模式下，存儲(chǔ)接收到的所有命令字和方式指令字。

　　接收命令字寄存器:只在RT的模式下使用，信息完整的接收后，命令字會(huì)從遠(yuǎn)程終端命令字寄存器送入此寄存器。

　　第一命令字寄存器:存放BC要發(fā)送的命令字，或者存放RT RT傳輸?shù)牡谝粋€(gè)命令字。

　　矢量字/第二命令字/方式指令數(shù)據(jù)寄存器:在BC模式下，可以存放RT RT傳輸時(shí)的第二個(gè)命令字或者方式指令需要的數(shù)據(jù)字;在RT模式下，存放方式指令提取的矢量字。

　　第一狀態(tài)字寄存器:存放RT返回的狀態(tài)字，或者是RT RT模式下RT返回的第一個(gè)狀態(tài)字。同步/第二狀態(tài)字/返回方式指令數(shù)據(jù)寄存器:在BC模式下，此寄存器既可以存放來(lái)自RT RT模式下傳輸?shù)牡诙䝼€(gè)狀態(tài)字也可以存放來(lái)自RT的方式指令返回字:RT模式下，作為存放帶數(shù)據(jù)字的方式指令字的數(shù)據(jù)字的寄存器。

　　操作寄存器:子系統(tǒng)用來(lái)控制總線接口的寄存器。配置整個(gè)接口的功能選擇。方式指令寄存器:RT接收到的方式指令。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]潘松，王國(guó)棟.VHDL實(shí)用教程.成都:電子科技大學(xué)出版社.2000

　　[2]趙永庫(kù)，MIL-STD-1553B總線綜合測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用.2005 (25)

　　[3]張?jiān)ラ牛?553B總線原理及其應(yīng)用.現(xiàn)代電子工程.2004(4).

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