基于NiosⅡ的1553B總線通訊模塊設(shè)計與開發(fā)

　　2.4 以太網(wǎng)接口設(shè)計

　　以太網(wǎng)控制器選用DM9000A，芯片為48管腳的LQFP封裝，支持處理器接口以字節(jié)/字模式的I/O命令操作內(nèi)部存儲器數(shù)據(jù)，集成10/100M帶有AUTO-MDIX的接收器，支持用于全雙工流控制的IEEE802.3x標(biāo)準(zhǔn)，提供IP/TCP/UDP校驗和生成以及校驗過程，可選的EEPROM配置。

　　DM9000A與控制器和RJ45連接器的連接如圖4所示。DM9000A與控制器有兩種數(shù)據(jù)總線寬度的連接方式，即8位/16位模式，論文選用16位操作模式。DM9000A通過TX+、TX-、RX+和RX- 4條線與自帶隔離變壓器的RJ45轉(zhuǎn)換器相連。RESET引腳為DM9000A的復(fù)位引腳，低電平有效;X1外接25 Hz時鐘頻率。

　　2.5 1553B接口設(shè)計

　　BU-61580與控制器的接口形式非常靈活，本文根據(jù)需求和資源情況選擇16位緩沖連接方式。為了提高本模塊的抗干擾性，論文采用變壓器耦合方式。BU-61580的外圍電路連接圖如圖5所示。

　　3 模塊軟件設(shè)計與開發(fā)

　　3.1 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　軟件結(jié)構(gòu)層次由NiosII處理器系統(tǒng)硬件、設(shè)備驅(qū)動程序、HAL API、μC/OSII、LwIP協(xié)議棧、系統(tǒng)初始化和應(yīng)用程序7部分組成，如圖6所示。

　　1)NiosII處理器系統(tǒng)硬件：模型的核心，包括在FPGA中實現(xiàn)的NiosII軟核處理器和硬件外設(shè);2)設(shè)備驅(qū)動程序：管理以太網(wǎng)、1553B組件和其它外設(shè)的軟件函數(shù);3)HAL API：硬件抽象層應(yīng)用程序接口，對設(shè)備驅(qū)動程序提供標(biāo)準(zhǔn)化的接口，對外層提供類似于POSIX的API;4)μC /OSII：實時操作系統(tǒng)層，為LwIP協(xié)議棧、1553B任務(wù)和嵌入式Web任務(wù)提供多任務(wù)和任務(wù)間通訊服務(wù);5)LwIP協(xié)議棧：通過套接字API為應(yīng)用程序和應(yīng)用系統(tǒng)初始化提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù);6)系統(tǒng)初始化：包括μC/OSII、LwIP協(xié)議棧和1553B組件初始化函數(shù)，也包括所有應(yīng)用程序的任務(wù)、信號量、隊列和事件性標(biāo)志等實時操作系統(tǒng)任務(wù)間通訊資源的創(chuàng)建;7)應(yīng)用程序：最外一層是建立的各項應(yīng)用任務(wù)。

　　應(yīng)用程序工作過程如下：首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后進(jìn)入工作等待狀態(tài)。以太網(wǎng)任務(wù)等待客戶端通過以太網(wǎng)發(fā)來的數(shù)據(jù)包，當(dāng)有數(shù)包到達(dá)時，經(jīng)物理層處理后交于TCP/IP層處理。在TCP/IP協(xié)議層之上，建立了3個套接字接口來偵聽套接字連接：嵌入式Web端口、PING端口和1553B端口。對于1553B任務(wù)，根據(jù)客戶端不同的請求，將啟動不同的任務(wù)來完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)命令的發(fā)送或狀態(tài)的讀取。

　　3.2 基于μC/OSII的LwIP協(xié)議實現(xiàn)

　　輕量型IP(Light Weight IP，LwIP)協(xié)議是用于嵌入式系統(tǒng)開放源代碼的TCP/IP協(xié)議棧。LwIP在保持TCP協(xié)議主要功能的基礎(chǔ)上減少對RAM的占用，非常適合在嵌入式系統(tǒng)中使用。

　　LwIP協(xié)議棧在設(shè)計時就考慮了移植問題，把所有與硬件、OS和編譯器相關(guān)的部分獨立了出來，因此LwIP在μC/OSII上移植只需修改目錄下的文件即可。

　　3.3 1553B總線協(xié)議任務(wù)的實現(xiàn)

　　為方便對BU-61580芯片操作，開發(fā)了BU-61580的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序包括BU-61580芯片的初始化函數(shù)、BC發(fā)送接收命令函數(shù)、BC發(fā)送發(fā)送命令函數(shù)、BC發(fā)送接收/發(fā)送命令函數(shù)、BC發(fā)送不帶數(shù)據(jù)字的方式命令函數(shù)和BC發(fā)送帶數(shù)據(jù)字的方式命令函數(shù)。

　　參考嵌入式Web服務(wù)器的實現(xiàn)方式，基于LwIP和μC/OSII建立了端口號為8000的1553B套字接口任務(wù)，流程如圖7所示。

　　首先建立1553B任務(wù)接口守護(hù)進(jìn)程，創(chuàng)建TCP套接字，綁定端口，將TCP套接字轉(zhuǎn)換成偵聽套接字，進(jìn)入循環(huán)結(jié)構(gòu)，等待接受用戶的連接請求。當(dāng)有客戶端請求連接端口8000時，調(diào)用套接字?jǐn)?shù)據(jù)接收函數(shù)recv()將客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)讀取過來，將數(shù)據(jù)映射到定義的結(jié)構(gòu)體變量alt_avalon_BU61580*bdev上;用請求解析函數(shù)int 1553B_request(alt_avalon BU61580*bdev)根據(jù)messagemode判斷需要采取什么操作方式：然后BU-61580的發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)將數(shù)據(jù)內(nèi)容寫到相應(yīng)的寄存器或存儲器內(nèi)，啟動BC發(fā)送;如果調(diào)用讀取數(shù)據(jù)函數(shù)，則將存儲器或寄存器地址傳遞給讀取函數(shù)，將讀取到的數(shù)據(jù)調(diào)用函數(shù)int 1553B_transmit(&bdev[i]，i)經(jīng)以太網(wǎng)打包后發(fā)送給客戶端。