USB的便攜式ARINC429總線通信設(shè)備設(shè)計(jì)

2 硬件設(shè)計(jì)
2．1 C8051F340接口設(shè)計(jì)
C8051F340作為設(shè)備的中央控制單元，其外圍接口主要分為兩部分：與PC機(jī)的USB通信接口和與ProASIC3的自定義總線接口。C8051F340的外圍接口電路如圖2所示。

由于C8051F340片內(nèi)集成了一個(gè)USB總線控制器，因此它與上位機(jī)的USB通信直接通過D+和D-兩個(gè)差分信號(hào)引腳完成的，接口非常簡(jiǎn)單。C-8051F340與Pr0ASIC3之間的通信通過C8051F340的8位數(shù)據(jù)線、16位地址線，以及讀()、寫()、復(fù)位(RESET)3個(gè)控制信號(hào)來完成。
C8051F340與ProASIC3均采用USB總線供電，C8051F340采用3．3 V供電，而ProASIC3采用3．3 V和1．5 V供電。由于USB總線提供的是5 V電源，因此在本設(shè)計(jì)中采用了美國(guó)NS公司的電源穩(wěn)壓芯片LMlll7。該芯片根據(jù)電壓輸出的不同分為不同的型號(hào)，這里選用了1．5 V和3．3 V兩種型號(hào)。
2．2 429電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
2．2．1 429發(fā)送通道電平轉(zhuǎn)換電路
429發(fā)送通道電平轉(zhuǎn)換電路的功能是將ProASIC3產(chǎn)生的CMOS電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為429電平信號(hào)。目前有幾家公司專門從事429通信芯片的生產(chǎn)，其中也包括429發(fā)送通道電平轉(zhuǎn)換芯片。采用這種專用芯片的優(yōu)點(diǎn)是接口電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是芯片價(jià)格昂貴。本設(shè)計(jì)的需求為8路發(fā)送通道，從成本上考慮，不易采用專用芯片，而是利用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)發(fā)送通道的電平轉(zhuǎn)換電路。圖3為429發(fā)送通道電平轉(zhuǎn)換電路。圖中的A和B是由ProASIC3產(chǎn)生的信號(hào)，TXA和TXB是經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后形成的ARINC429信號(hào)。表1為429發(fā)送通道電平轉(zhuǎn)換電路的功能表。

該電路設(shè)計(jì)采用了Linear公司的雙運(yùn)放集成芯片LTl497。該芯片的最大特點(diǎn)為輸出功率大，最大輸出電流為±125 mA，完全滿足ARIN-C429通信標(biāo)準(zhǔn)的功率要求。采用NI公司的MultisimlO進(jìn)行電路仿真，并實(shí)際運(yùn)行測(cè)試。測(cè)試表明，仿真結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行結(jié)果一致，完全符合ARINC429通信標(biāo)準(zhǔn)要求。
2．2．2 429接收通道電平轉(zhuǎn)換電路
429接收通道電平轉(zhuǎn)換電路的功能與429發(fā)送通道電平轉(zhuǎn)換電路的功能完全相反，它是將429電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為CMOS電平信號(hào)，以便讓ProA-SIC3對(duì)其進(jìn)行處理。接收通道的電平轉(zhuǎn)換采用HOLT公司的HI-8448實(shí)現(xiàn)。HI-8448為8路429接收芯片，可負(fù)責(zé)8路429接收通道的電平轉(zhuǎn)換。

3 軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件程序主要由ProASIC3內(nèi)核、C8051F340固件程序和上位機(jī)控制界面程序3部分組成。