基于FPGA的1553B总线接口通讯设计

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1、2009第二十二届全国空间探测学术讨论会论文基于FPGA的1553B总线接口通讯设计张飞1’2王焕玉2曹学蕾2徐玉朋2梁晓华21(中国科学技术大学近代物理系合肥230026)2(中国科学院高能物理研究所粒子天体物理中心北京Io0049)摘要本文介绍了MIL—STD-1553B接口总线通讯的基本协议及DDC公司1553B接口协议芯片BU61580的工作原理，提出了一种基于FPGA控制实现的1553B总线RT端通讯的设计方法，从而将整个系统的数据管理与控制通讯集中在一片FPGA芯片内实现。最后利用Condor公司板卡PCCARD一1553在PC机上进行了1

2、553B总线控制器(BC)端的软件模拟并对整个系统进行测试。关键词FPGA；1553B；BU615801．引言MIL-STD-1553B总线是美国定义的军用标准串行通信总线，具有高可靠性和实时性，广泛用于航空、航天、军事等领域的数据网络通讯系统中。其主要特征：传输速度1Mbit／s，字长20bit，数据有效长度16bit，信息量最大长度32个字，半双工、命令／响应传输方式。1553B采用典型的双冗余故障容错方式，通讯消息被调制成曼彻斯特码在总线上传输。1553B总线网络拓扑结构如图1所示，总线上主要由总线控制器(BC)、远程终端(RT)、总线监控器(M

3、T)三种终端类型组成。BC用于管理和控制1553B总线上的所有子系统的消息通信；蹦用于监控1553B总线上的消息传递，有选择地接收记录总线消息；RT主要负责子系统与1553B通信，一般每个子系统都会被安排唯一一个RT地址挂接在1553B总线上。图11553B总线网络结构1553BBUSA，B我们采用DDC公司的1553B接口协议芯片BU61580来是实现1553B总线RT端设计。BU61580能完全实现1553B标准规定的所有消息传输功能，除了具有远程终端(RT)功能外，还可以作为总线控制器(BC)或总线监测器(MT)来使用。BU61580的内部结构如

4、图2所示，其具有灵活的主处理器／存储器接口，内部集成双收发器逻辑、编码解码器、内存管理与中断控制模块以及4K字容量的内部共享SRAM。通过对17个操作寄存器的不同配置可以实现众多功能。2102009第二十二届全国空间探测学术讨论会论文图2BU61580芯片内部结构框图接下来本文主要探讨基于FP(；A控制BU61580来实现1553B接口通信的软硬件设计，并介绍通过Condor公司1553B板卡模拟1553B总线控制器的软件设计。2．系统设计2．1硬件设计作为我们设计的系统硬件结构如图3所示，FPGA作为系统的核心，负责控制协议芯片BU61580与卫星平

5、台进行1553B接口通信，同时对前端的3个探测器机箱进行工作控制，CHlCH2CH3图3系统硬件结构并将接收到的科学数据包由LVDS总线转发给卫星平台。目前FPGA采用xilinx公司的Virtex系列芯片XCV300，具有1532个CLB，6912个逻辑cell、316个可用I／O管脚以及8KB的BlockRAM，同时拥有丰富的时钟管理资源、LUT、SelectIO等资源。采用XCl800芯片作为FPGA的配置PROM，FP(；A工作在Master配置方式下，每当系统上电时，FP(；A会自动产生时序从PROWl中读取配置逻辑并开始工作。由于FPGA以

6、LVTTL逻辑+3．3V高电平进行工作，而BU61580是+5V逻辑，所以两者之间2ll2009第二十二届全国空间探测学术讨论会论文需要电平转换芯片74LV3245进行逻辑电平转换。2．2软件设计FPGA内部逻辑框图如图4所示，主要包括两个部分：LVDS控制部分主要对前端3个探测器机箱进行控制和数据传输；1553B控制部分用于对BU61580芯片进行控制，完成与卫星平台通信。同时LVDS控制模块设置了若干个寄存器，用于与1553B控制模块进行数据命令传递。下面着重介绍其中1553B控制部分。图4FPGA内部逻辑框图1553B控制部分主要由一个系统状态机

7、协调各个部分工作，主状态机流程如图5所示。首先对1553B接口协议芯片BU61580进行初始化，包括设置各个寄存器、子地址查询表、子地址控制字和非法指令表等信息。具体的设置包括：设置BU61580工作于增强模式，允许litE伽中断，服务请求自动清除，设置相关子地址使用如表1所示。子地址SA工作方式功能1双缓冲，无中断接收广播时钟2单消息，EOM中断接收探测器控制命令13单消息，EoM中断接收探测器控制命令24单消息，EOM中断接收数管系统控制命令6单消息，EOM中断发送一I：程状态信息7单消息，EOM中断发送数据统计信息8单消息，EOM中断发送科学数据

8、包表1子地址设置完成对BU6t580初始化配置之后，系统便停留在等待状态，等待BU61580产