引言

　　目前國內(nèi)對1553b總線接口板的設(shè)計一般基于ddc公司bu-61580協(xié)議芯片完成，但只能完成協(xié)議處理部分，應(yīng)用時還需外圍的存貯器和微處理器等輔助芯片。故采用現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）實現(xiàn)整個接口板核心的設(shè)計。

　　1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

　　1553b總線信號進入接口板后，首先通過隔離變壓器進行電平轉(zhuǎn)化，使之匹配后面收發(fā)器的工作電壓。收發(fā)器再把電平轉(zhuǎn)化后1553b差分信號轉(zhuǎn)化為可識別的ttl電平。但此時的信號仍然是曼徹斯特ⅱ型碼，故需經(jīng)解碼和串并轉(zhuǎn)換，同時完成數(shù)據(jù)字的同步、數(shù)據(jù)、曼徹斯特碼錯誤的檢出、奇偶檢測和位/ 字計數(shù)等，處理后的數(shù)據(jù)串并轉(zhuǎn)換后存入內(nèi)存再對其進行相關(guān)的協(xié)議處理。發(fā)送數(shù)據(jù)時，將終端接收的數(shù)據(jù)暫存于內(nèi)存中，等待發(fā)送命令。一旦收到發(fā)送命令，即發(fā)送數(shù)據(jù)并通過并串轉(zhuǎn)換后進行曼徹斯特編碼且調(diào)制解調(diào)后發(fā)送到1553b的雙余度總線上。

　　2 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及其實現(xiàn)

　　信號調(diào)制解調(diào)用隔離變壓器和收發(fā)器，分別采用的是holt公司pm-db2725ex和hi-1570芯片。而從曼徹斯特編解碼后的部分都可在一片fpga芯片內(nèi)實現(xiàn)，選定altera公司cyclone系列的ep1c12作為主芯片。其中fpga與總線間接口部分的電路如圖2。

　　fpga與總線間接口部分的電路

　　3 fpga內(nèi)部的模塊構(gòu)成及實現(xiàn)

　　fpga片內(nèi)的實現(xiàn)，通過verilog程序和調(diào)用quartusii軟件內(nèi)部宏模塊完成，可分為雙冗余曼徹斯特ii編解碼及串并轉(zhuǎn)換、總線傳輸邏輯、終端協(xié)議和消息處理、內(nèi)存及控制器和子系統(tǒng)等模塊。

　　3.1 雙冗余曼徹斯特ii編解碼及串并轉(zhuǎn)換模塊

　　該模塊實現(xiàn)曼徹斯特碼的編解碼，串并轉(zhuǎn)換后同總線傳輸邏輯模塊進行通信。原始數(shù)據(jù)采樣采用16m時鐘頻率。

　　3.2 總線傳輸邏輯模塊

　　該模塊對上一模塊的16位并行數(shù)據(jù)按1553b協(xié)議定義進行分解、存儲，并給協(xié)議模塊響應(yīng)信號及對其命令執(zhí)行，發(fā)出相應(yīng)狀態(tài)字和數(shù)據(jù)字。

　　3.3 內(nèi)存及控制器模塊

　　用作系統(tǒng)寄存器和與下級子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)存貯區(qū)，以響應(yīng)其它各模塊可能存在的寄存器和數(shù)據(jù)訪問，該模塊由以下3個子模塊組成：

　　dpsram模塊：為quartus軟件宏模塊altsyncram的實例化調(diào)用，在物理上為fpga芯片片內(nèi)sram的調(diào)用。實例化調(diào)用后為雙端口可同時讀寫的同步sram內(nèi)存，以滿足總線傳輸邏輯，協(xié)議處理模塊，初始化自檢模塊之一和子系統(tǒng)模塊可能同時存在的訪問請求。

　　ram_control模塊：為上一模塊dpsram的內(nèi)存控制器，根據(jù)上游（user_interface模塊）信號產(chǎn)生符合dpsram時序的讀寫使能，地址，數(shù)據(jù)和讀寫確認(rèn)信號。

　　user_interface模塊：解決多端口輸入不能直接線與和定向輸出從dpsram讀取的數(shù)據(jù)的問題。

　　3.4 終端協(xié)議和消息處理模塊

　　該模塊解析接收到的命令并通知總線傳輸模塊做出相應(yīng)的響應(yīng)�？煞譃橐韵�4個子模塊：①read模塊完成指令字的讀取；②protocol模塊完成指令字分析和協(xié)議的處理；③write模塊根據(jù)protocol模塊解析命令后發(fā)過來的指令完成對應(yīng)狀態(tài)字的修改；④choose模塊將對read和 write兩個模塊發(fā)給ram的命令和地址進行選通。

　　3.5 子系統(tǒng)模塊

　　子系統(tǒng)含收發(fā)、終端地址產(chǎn)生和校驗等模塊。①收發(fā)模塊：完成存貯器16位的并行數(shù)據(jù)和2400bit串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；②終端地址產(chǎn)生和校驗?zāi)K：終端地址由子系統(tǒng)的撥碼開關(guān)設(shè)定，即讀取撥碼開關(guān)的電平值并產(chǎn)生相應(yīng)的地址奇校驗位后存貯到內(nèi)存的終端地址寄存器中，并初始化狀態(tài)字。編寫以上各模塊代碼時，狀態(tài)機跳轉(zhuǎn)的條件原來是檢測電平值，但在仿真過程中發(fā)現(xiàn)有時檢測不到或多次檢測到從而導(dǎo)致狀態(tài)機誤操作，改用如下跳變沿檢測后問題得到解決，對應(yīng)代碼為：

　　對應(yīng)代碼

　　其原理為：將需檢測的信號不斷地通過2個d觸發(fā)器連續(xù)鎖存2次，當(dāng)檢測到2次鎖存的值符合跳變沿條件時才執(zhí)行動作如圖3。采用該檢測方式后程序仿真不出現(xiàn)類似不穩(wěn)定問題，但同時也造成1個時鐘周期的額外延時。

　　3.6 仿真及fpga實現(xiàn)

　　以上各功能模塊采用verilog編寫，內(nèi)存則調(diào)用quartusii宏模塊。整個程序的功能仿真，綜合布線和最后的時序仿真均用altera公司的quartusii完成。各模塊綜合后在quartusii中編譯后生成symbol。

　　為某型號調(diào)諧濾波器與1553總線通信的消息仿真波形。其中：rt地址設(shè)定為00101，即圖4中撥碼開關(guān)pat4～pat0的電平值，子地址為00001。復(fù)位后第1條消息為rt不發(fā)送數(shù)據(jù)請求時發(fā)送矢量字模式命令及其響應(yīng)，狀態(tài)字所帶的數(shù)據(jù)字為&h0000，該命令循環(huán)發(fā)送至 rt直到有請求第3條消息的情況；第2條消息為rt接收1個數(shù)據(jù)字命令及其響應(yīng)；第3條是當(dāng)rt有發(fā)送數(shù)據(jù)請求時的發(fā)送矢量字及其響應(yīng)，狀態(tài)字所帶的數(shù)據(jù)字為&h0001；第4條是rt發(fā)送兩個數(shù)據(jù)字命令及其響應(yīng)；第5條是帶數(shù)據(jù)字的同步模式命令及其響應(yīng)。

　　由仿真波形可見，該系統(tǒng)基