基于1553B總線協議的解碼器設計和FPGA實現

摘要：文章通過對1553B總線協議的研究，結合現代EDA技術，介紹了一種使用現場可編程邏輯器件(FPGA)設計1553B,總線協議用的manches-ter II型碼解碼器的方法。通過采用Verilog HDL硬件描述語言和原理圖混合輸入法，使設計簡潔有效。通過OuartusII開發軟件對設計進行了時序約束和分析，最后給出了時序仿真圖，從而證明了這種設計是可行和可靠的。
關鍵詞：1553B總線協議；ManehesterII型碼；現場可編程門陣列

0 引言
MIL-STD-1553B是關于數據總線電氣特性和協議規范的美國軍用標準，它的全稱為“飛機內部時分制指令／響應性多路傳輸數據總線”(Aircraft Internal Time Division Command／Response Multiplex Data Bus)，該標準規定了飛機內部數字式的命令／相應時分制多路數據總線的技術要求。
在軍用機載數據總線方面，MIL-STD-1553B是應用時間最早，也最為持久的，它為適應工業和軍事的需要而提出，具有很高的可靠性和靈活性，加之技術比較成熟，所以應用比較廣泛。目前，MIL-STD-1553B已廣泛應用于軍事、工業和科技領域，從大型運輸艦、空間補給站、轟炸機到各種戰斗機，以及直升機，都有其應用，它甚至用于導彈系統，以及用作飛行器和導彈之間的基本通信協議。我國于1987年頒布了相應的軍標，目前，1553B總線已成為國內軍用飛機航電系統的主流數據總線。
本文論述了一種運用Verilog HDL語言，并結合現在EDA技術設計的可靠性強的1553B總線用ManchesterII型碼解碼器模塊。

1 1553B數據格式
1553B數據總線以異步、命令／響應方式執行數據信息的傳輸，其通信方式采用半雙工方式，總線控制器初始化所有個信息位、一個奇偶校驗位和3個位長的傳輸，并控制數據總線上所有數據信息的傳輸，并控制數據總線上所有數據信息的傳輸，數據總線上的信息流有信息組成，而信息有三種類型的字組成：命令字、數據字和狀態字。有10種信息格式，每個信息格式至少包含兩個字，每個字有16的同步頭，所有的信息字都采用ManchesterlI型碼。
如圖1所示，1553B的數據傳輸速率是1Mbit／s。按照ManchesterII型碼規則，將邏輯“0”用編碼“01”來表示，其中“0”和“1”各占0．5 μs，也即用一個由低到高的跳變來表示；將邏輯“1”用編碼“10”來表示，其中“1”和“0”各占0．5 μs，也即用一個由高到低的跳變來表示。

MIL-STD-1553B總線標準定義了三種字類型：命令字、數據字和狀態字。每一種字類型都有唯一的格式，但三種字類型有相同的數據結構，如圖2所示。每個字有20比特，最前面三個比特是同步字頭，標志新字的開始，同步字頭波形是無效的Manchester碼，因為其跳變僅僅發生在第二比特時間的正中。使用這種不同的模式，是為了讓解碼器在每個字的開頭重新建立同步，以及保持發送的整體穩定性；接下去的十六比特是信息字段，三種類型的字有不同的含義；最后一個比特是該字的奇偶校驗位，標準規定為奇校驗。