航空電子系統設計中FPGA技術的應用

1 系統設計面臨的問題
由于競爭的壓力和對飛機性能無止境的追求，航空電子從簡單、獨立的設備發展到如今以每秒百萬位乃至更快的速度交換信息的高級智能系統網絡。這也帶來了必須克服的許多設計問題(見表1)。

在要求高性能的航空系統設計中，每項設計都要減少空間、功耗和重量，滿足這些要求至關重要。這項要求直接作用于芯片級別，單一芯片體積減小后對所需板卡的要求也會降低，從而降低了對封裝外殼、固定元件、冷卻器件甚至是電源的要求。同樣，每多增加一個組件，都會增加一些引發故障的機會。減少芯片數量的設計必然有助于緩解這些問題。廢棄則是像MIL-STD-1553設計實施這類長期項目所面臨的另一個問題。每個組件無論其是由世界最大的制造商提供，還是來自于產量較小的專業供應商，都存在著廢棄的風險。單一來源的組件不但面臨著被廢棄的風險，還有個長期價格保護的問題，特別是那些從原有項目繼承的設計，這個問題更為明顯。對于已經部署的系統，由于所涉及的代價過高，應盡量避免由于廢棄組件而重新對系統進行驗證。當系統架構師指定一種系統設計時，必然會存在架構無法正確實現的某種風險。一個非常典型的問題是：經常在設計過程中或架構確定很久之后(如在集成階段)，才知道需求有所變化。這些變化一般都會增加對架構的要求，并提出一些關于設計的常見問題，如：設計足夠靈活嗎?能提供充分的處理能力嗎?功能在硬件和軟件之問是否得以有效且高效地進行了區分?能達到關鍵時間要求嗎?
理想狀況下，所選定的架構應功能強大、應用靈活，足以在初始部署階段就將風險降到最低，并且提供了一個允許系統隨著時間發展的平臺。
理想條件下，一個MIL-STD-1553設計師可以采用傳統的技術，使用有多個來源的COTS組件來解決這些問題。這種由大量市場提供的組件在性價比上有明顯的優勢。

2 MIL-STD-1553簡介
請看一下數據傳輸路徑，即圖1中的MIL-STD-1553總線結構。MIL-STD-1553是一種定義數據總線的電子和協議特點的軍用標準。作為一種在軍用和商用領域廣泛應用超過25年之久的總線，并且符合MIL-STD-1553標準，它能以1 Mbit／s的速率高度精確、極為可靠地傳輸數據。

根據MIL-STD-1553標準的規定，總線結構由三個不同的硬件組成：
●總線控制器――總線控制器是總線上唯一允許在數據總線上發出命令，并負責引導數據總線中數據流的硬件設備。如果同時有幾個終端可以實現總線控制器的功能，同一時間內只能有一個處于活動狀態。