基于FPGA和BU-65170的1553B遠(yuǎn)程終端設(shè)計與實現(xiàn)

在讀寫過程中，信號BU_RD_WR為‘1’時表示對BU-65170進(jìn)行讀操作，為‘0’時為寫操作；信號BU_MEM_REG為‘1’時表示對內(nèi)部RAM進(jìn)行讀／寫，為‘0’時表示對寄存器進(jìn)行讀／寫。在零等待模式中，信號BU_STRBD和BU_SELECT(可與BU_STRBD綁定，所以沒有給出)控制著讀／寫操作的開始。
在長STRBD模式下SELECT和STRBD同時為低電平的第2個CLK上升沿，內(nèi)部鎖存MEM_REG和RD_WR信號；短STRBD模式下STRBD上升沿內(nèi)部鎖存MEM_REG和RD_WR信號?？紤]到容易滿足時序要求，采用長STRBD模式。當(dāng)BU-65170鎖存住MEM_REG或RD_WR信號后，BU_READY會出現(xiàn)一個上升沿，緊接著當(dāng)BU_READY出現(xiàn)下降沿時，表示BU-65170內(nèi)部傳送周期已經(jīng)結(jié)束。
在16位零等待模式下，寫一個內(nèi)部存儲單元或寄存器時，只需執(zhí)行一次寫操作，使該字的地址和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在地址總線和數(shù)據(jù)總線上即可。而讀一個內(nèi)部存儲單元或寄存器時，需要進(jìn)行兩次讀操作。第一次讀時，要讀單元的地址和位置出現(xiàn)在A13-A00和MEM_REG上，這個周期獨處的數(shù)據(jù)應(yīng)忽略掉；第二次讀時，相應(yīng)的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上。
因此，如果FPGA要執(zhí)行一個多字讀操作，地址總是早于對應(yīng)的讀出數(shù)據(jù)，在同一個周期上，地址總線上出現(xiàn)下一個字的地址，數(shù)據(jù)總線上出現(xiàn)前一個字的讀出數(shù)據(jù)。
3．2 配置模塊
BU-65170有17個寄存器，通過配置這些寄存器來選擇工作模式和具體功能。選擇增強(qiáng)模式、增強(qiáng)中斷使能模式，使能RT子地址控制字中斷，服務(wù)請求自動清除。初始化流程如圖6所示，寄存器詳細(xì)配置如表3所示，具體子地址設(shè)置如表4所示。

3．3 時鐘模塊
使用40 MHz的外部晶振作為FPGA的時鐘輸入，然后用FPGA自帶DCM模塊分頻得到16 MHz主時鐘，作為其余模塊的全局時鐘，仿真和實際波形測試表明全局時鐘穩(wěn)定性良好，滿足系統(tǒng)要求。
3．4 RS 422控制及UART模塊
RS 422模塊實現(xiàn)了RS 422通信功能，一方面滿足了工程要求；另一方面也使調(diào)試1553B系統(tǒng)變得方便明了，因為1553B發(fā)送過來的數(shù)據(jù)可以立即通過RS 422轉(zhuǎn)RS 232接口顯示在PC機(jī)上，同理，可以通過PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到1553B的總線控制器。1553B總線接收數(shù)據(jù)的過程如下：RS 422端口發(fā)送數(shù)據(jù)到FPGA，將數(shù)據(jù)緩存在FIFO中，RT接收到發(fā)送命令后，F(xiàn)PGA把FIFO中的數(shù)據(jù)寫入RT相應(yīng)的發(fā)送子地址，最后再由RT發(fā)送給BC。類似地，1553B總線發(fā)送數(shù)據(jù)的過程如下：RT接收到接收命令后，F(xiàn)PGA立刻把數(shù)據(jù)從相應(yīng)子地址讀出，并傳送給RS 422模塊，再通過UART將數(shù)據(jù)發(fā)出。
UART采用10位異步通信方式，即1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位，如圖7所示，波特率為9 600 b／s。RS 422控制模塊內(nèi)部包含一個分頻模塊，將產(chǎn)生RS 422接口定義中的收發(fā)所需的波特率。通過對于系統(tǒng)時鐘的分頻，產(chǎn)生波特率為9 600 b／s和153 600的信號。

接收狀態(tài)機(jī)見圖8。當(dāng)檢測到起始位時，首先檢驗起始位是否正確，如果正確，立即采樣數(shù)據(jù)位，否則就返回空閑狀態(tài)。當(dāng)采樣計數(shù)器計到8后判斷下一位是否為停止位，若不是，則丟棄數(shù)據(jù)并進(jìn)入空閑狀態(tài)；若是，則把數(shù)據(jù)存入寄存器后進(jìn)入空閑狀態(tài)，結(jié)束一次成功的接收。為了提高正確率，還采用三模冗余算法。UART發(fā)送過程與接收類似，在收到發(fā)送信號后將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)存入緩存，在使能有效和緩存不空的情況下開始傳輸。此時指針開始計數(shù)，首先發(fā)送起始位‘0’，接著一次發(fā)送8 b數(shù)據(jù)，最后發(fā)送停止位‘1’，結(jié)束一次發(fā)送過程。