基于1553B總線協(xié)議的解碼器設(shè)計(jì)和FPGA實(shí)現(xiàn)

摘要：文章通過對(duì)1553B總線協(xié)議的研究，結(jié)合現(xiàn)代EDA技術(shù)，介紹了一種使用現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPGA)設(shè)計(jì)1553B,總線協(xié)議用的manches-ter II型碼解碼器的方法。通過采用Verilog HDL硬件描述語言和原理圖混合輸入法，使設(shè)計(jì)簡潔有效。通過OuartusII開發(fā)軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了時(shí)序約束和分析，最后給出了時(shí)序仿真圖，從而證明了這種設(shè)計(jì)是可行和可靠的。
關(guān)鍵詞：1553B總線協(xié)議；ManehesterII型碼；現(xiàn)場可編程門陣列

0 引言
MIL-STD-1553B是關(guān)于數(shù)據(jù)總線電氣特性和協(xié)議規(guī)范的美國軍用標(biāo)準(zhǔn)，它的全稱為“飛機(jī)內(nèi)部時(shí)分制指令／響應(yīng)性多路傳輸數(shù)據(jù)總線”(Aircraft Internal Time Division Command／Response Multiplex Data Bus)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了飛機(jī)內(nèi)部數(shù)字式的命令／相應(yīng)時(shí)分制多路數(shù)據(jù)總線的技術(shù)要求。
在軍用機(jī)載數(shù)據(jù)總線方面，MIL-STD-1553B是應(yīng)用時(shí)間最早，也最為持久的，它為適應(yīng)工業(yè)和軍事的需要而提出，具有很高的可靠性和靈活性，加之技術(shù)比較成熟，所以應(yīng)用比較廣泛。目前，MIL-STD-1553B已廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)和科技領(lǐng)域，從大型運(yùn)輸艦、空間補(bǔ)給站、轟炸機(jī)到各種戰(zhàn)斗機(jī)，以及直升機(jī)，都有其應(yīng)用，它甚至用于導(dǎo)彈系統(tǒng)，以及用作飛行器和導(dǎo)彈之間的基本通信協(xié)議。我國于1987年頒布了相應(yīng)的軍標(biāo)，目前，1553B總線已成為國內(nèi)軍用飛機(jī)航電系統(tǒng)的主流數(shù)據(jù)總線。
本文論述了一種運(yùn)用Verilog HDL語言，并結(jié)合現(xiàn)在EDA技術(shù)設(shè)計(jì)的可靠性強(qiáng)的1553B總線用ManchesterII型碼解碼器模塊。

1 1553B數(shù)據(jù)格式
1553B數(shù)據(jù)總線以異步、命令／響應(yīng)方式執(zhí)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，其通信方式采用半雙工方式，總線控制器初始化所有個(gè)信息位、一個(gè)奇偶校驗(yàn)位和3個(gè)位長的傳輸，并控制數(shù)據(jù)總線上所有數(shù)據(jù)信息的傳輸，并控制數(shù)據(jù)總線上所有數(shù)據(jù)信息的傳輸，數(shù)據(jù)總線上的信息流有信息組成，而信息有三種類型的字組成：命令字、數(shù)據(jù)字和狀態(tài)字。有10種信息格式，每個(gè)信息格式至少包含兩個(gè)字，每個(gè)字有16的同步頭，所有的信息字都采用ManchesterlI型碼。
如圖1所示，1553B的數(shù)據(jù)傳輸速率是1Mbit／s。按照ManchesterII型碼規(guī)則，將邏輯“0”用編碼“01”來表示，其中“0”和“1”各占0．5 μs，也即用一個(gè)由低到高的跳變來表示；將邏輯“1”用編碼“10”來表示，其中“1”和“0”各占0．5 μs，也即用一個(gè)由高到低的跳變來表示。

MIL-STD-1553B總線標(biāo)準(zhǔn)定義了三種字類型：命令字、數(shù)據(jù)字和狀態(tài)字。每一種字類型都有唯一的格式，但三種字類型有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。每個(gè)字有20比特，最前面三個(gè)比特是同步字頭，標(biāo)志新字的開始，同步字頭波形是無效的Manchester碼，因?yàn)槠涮儍H僅發(fā)生在第二比特時(shí)間的正中。使用這種不同的模式，是為了讓解碼器在每個(gè)字的開頭重新建立同步，以及保持發(fā)送的整體穩(wěn)定性；接下去的十六比特是信息字段，三種類型的字有不同的含義；最后一個(gè)比特是該字的奇偶校驗(yàn)位，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為奇校驗(yàn)。