1553B總線遠程終端的FPGA程序設計

　　0 引言

　　1553B總線是MIL-STD-1553美國軍用標準總線的簡稱，在飛機的航電系統中應用廣泛.為了提高可靠性，1553B 總線一般采用雙余度總線結構，在1553B 總線上可掛接三種終端類型：總線控制器（BC）.遠程終端（RT）和總線監視器（BM）.總線網絡上可掛接32 個終端，在這32 個終端中，遠程終端的數量往往最多.目前，為實現1553B 總線通信，大都是開發獨立的通信接口模塊，不但成本高，整個系統的重量也會因此增加，不利于航空領域的使用.隨著電子技術的發展，FPGA已經迅速應用于各個領域，系統中的各個電路模塊大都包含FPGA 芯片.本文介紹一種使用FPGA 編程，實現1553B總線通信中遠程終端的方法，本方法具有開發周期短.方法簡單.可移植性強的特點，可大大降低系統的開發成本，縮短開發周期.

　　1 1553B總線簡介

　　現代飛機典型的航電系統及1553B 總線應用框圖如圖1所示.1553B總線采用指令/ 響應型通信協議，構成1553B 總線傳輸協議有三要素：命令字.數據字和狀態字，每個字的長度為20 b,且由3部分組成：同步頭（3 b）.數據段（16 b）和奇偶位（1 b），如圖2所示.

　　命令字由總線控制器（BC）發出，共包含20位的長度，前3位是同步頭，最后一位是奇偶校驗位，有效信息為16位，有效信息位中，前5位為RT的地址場，該場指出了被尋址的終端地址.有1位是發送/接收（T/R）位，當此位為“1”時，命令被尋址的終端發送消息，為“0”時，則命令被尋址的終端接收消息.另外5位為子地址/方式代碼場，一般情況下，按指示向被尋址終端某一個分地址進行通信，當這5位全為“0”或全為“1”時定義為方式代碼場.有效信息中的最后5位為計數/方式碼場，通常情況下，它定義了與該指令相關的數據字數，但在前5位為方式場時，它就成了方式控制碼.

　　數據字有20 位長，其中16 位有效信息是總線上傳輸的數據信息.

　　狀態字僅僅對指令字響應，被尋址的遠程終端發出，并包括5位本RT地址場和8位指示了通信狀態和本RT及子系統狀態的信息位.

　　2 硬件構成

　　信號調制解調所需的隔離變壓器和收發器需單獨購買，本文采用HOLT 公司的PM-DB2745D 芯片和HI-

　　1573 芯片，從而曼徹斯特編碼解碼往后的部分都可以在一片FPGA芯片內實現.本文是將1553B總線的遠程終端集成到海軍某型號飛機航電子系統的一塊計算機板上，計算機板采用的是Altera 公司的Cyclone Ⅲ系列FPGA芯片，硬件連接關系如圖3所示.

　　3 FPGA內部模塊構成

　　遠程終端是用戶子系統到數據總線上的接口，它在BC 的控制下提取或吸收數據，總線上的位傳輸速率為1.0 Mb/s,信號以串行數字脈沖調制方式在數據總線上傳輸，傳輸的數據碼為曼徹斯特Ⅱ型雙電平編碼，邏輯1為雙極編碼信號1/0（即一個正脈沖繼之以一個負脈沖），邏輯0 為雙極編碼信號0/1（即一個負脈沖繼之以一個正脈沖），過零跳變發生在每一位時的中點，如圖4所示.

　　總線系統中傳輸的消息格式有10種，本文涉及到的有三種消息傳輸方式，即總線控制器向遠程終端的傳輸.遠程終端向總線控制器的傳輸和遠程終端向遠程終端的傳輸.FPGA的主要編程思路如圖5所示.