基于SOPC 的1553B 總線接口邏輯設計
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1553B 總線協(xié)議開發(fā)主要在FPGA 芯片中開發(fā)，因此FPGA 本身性能的好壞將影響系統(tǒng)的開發(fā)。XC2VP30 內(nèi)部具有兩個PowerPC 405 處理器核、13969 個Slices、分布式RAM 為428Kb、136 個乘法器單元、塊RAM 為2448Kb、8 個DCM、8 個多吉比特收發(fā)器。由此可見，系統(tǒng)選用的FPGA 完全可以滿足1553B 總線邏輯開發(fā)的需求。基于Xilinx 公司的Virtex-IIPro 開發(fā)板搭建起來的1553B 總線開發(fā)平臺共分為4 個部分。其中各部分的功能說明如下：Virtex-II Pro 開發(fā)板：主要完成與PC 機通信功能，接收或向總線終端設備發(fā)送數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成1553B 總線協(xié)議格式。
PC 機：系統(tǒng)通過PC 機對整個系統(tǒng)運行進行控制，如開始、運行、結(jié)束等命令都是通過PC 機由串口發(fā)送給開發(fā)板。
總線終端設備：采用單片機作為總線終端設備的核心，它與 FPGA 采用8 位并行數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)傳遞。由總線終端設備向開發(fā)板發(fā)送數(shù)據(jù)，通過1553B 總線協(xié)議模塊轉(zhuǎn)換成協(xié)議格式，同時1553B 總線協(xié)議模塊也可以接收來自總線的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成總線終端設備可以接收的數(shù)據(jù)格式，總線終端設備通過判斷發(fā)送數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)，可以確定
1553B 總線協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的有效性。
總線轉(zhuǎn)換器：由于 1553B 總線上傳輸?shù)氖请p極性的差分信號，因此，開發(fā)板在收發(fā)數(shù)據(jù)時首先要進行電平轉(zhuǎn)換以及相應的調(diào)制解調(diào)，總線轉(zhuǎn)換器就是完成這部分功能的。
SOPC 的開發(fā)過程與傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設計不同，可以分為硬件開發(fā)和軟件開發(fā)兩個流程。Xilinx 公司的嵌入式開發(fā)工具EDK(Embeded Development Kit)SOPC 開發(fā)套件，可以進行Power PC 硬核嵌入式微處理器的開發(fā)工作，使用靈活方便，帶有豐富的IP 資源，是目前性能比較優(yōu)異的嵌入式微處理器開發(fā)工具，系統(tǒng)設計中使用的為EDK8.2 版本。應用EDK開發(fā)SOPC 系統(tǒng)過程中可以與ISE(Integrated Software Environment)軟件配合使用，ISE 是Xilinx 公司FPGA/CPLD 的集成開發(fā)環(huán)境，該軟件環(huán)境集成了FPGA 的整個開發(fā)過程所用到的工具。在本文1553B 總線接口邏輯的設計過程中，對于1553B 的編碼、解碼等核心模塊，就是在ISE 環(huán)境下利用Verilog HDL 編寫并調(diào)試通過，然后通過EDK 嵌入到系統(tǒng)當中的。
4.1 編碼/解碼模塊
曼徹斯*編碼/解碼是1553B 總線接口重要的組成部分，曼徹斯*編解碼模塊設計的好壞直接影響總線接口的性能。系統(tǒng)編碼模塊完成的是曼徹斯*的編碼及解碼，并檢測錯誤。它能夠接收具有有效同步字頭的曼徹斯*，并進行譯碼，以及識別其類型和串并轉(zhuǎn)換、奇偶校驗等；編碼模塊能將處理器輸出的并行二進制數(shù)據(jù)進行曼徹斯*編碼，再加上同步字頭及奇偶位，從而滿足符合1553B 標準的字進行輸出。
曼徹斯*是一種廣泛應用于航空電子綜合系統(tǒng)中的總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p極性碼。它在每個碼位中點存在一個跳變，1 信號是一個由1 到0 的負跳沿，而0 信號是由0 到1 的正跳沿。在MIL-STD-1553B 協(xié)議中其數(shù)據(jù)格式如圖2 所示。
在系統(tǒng)的編碼/解碼模塊設計中采用同步設計的方法，這樣，所有的觸發(fā)器都由一個公共時鐘信號來同步。因此，可以很好的解決毛刺和一些競爭與冒險。
編碼模塊主要分為三個部分，分別為檢測編碼周期是否開始并產(chǎn)生同步字頭、串并轉(zhuǎn)換并產(chǎn)生奇偶校驗位、對數(shù)據(jù)和奇偶校驗位進行編碼。下面給出了部分編碼模塊的源代碼：
always @(posedge enc_clk or negedge rst_n)//檢測編碼周期開始,根據(jù)字型確定同步頭
begin
if (!rst_n)
sync_bits = 6'b000_000 ;
else if (tx_csw)
sync_bits = 6'b111_000 ;//當寫入命令字，同步頭為111000
else if (tx_dw)
sync_bits = 6'b000_111 ;//當寫入數(shù)據(jù)字，同步頭為000111
else
sync_bits = sync_bits ;
end
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