基于SOPC 的1553B 总线接口逻辑设计

。Xilinx 公司的嵌入式开发工具EDK(Embeded Development Kit)SOPC 开发套件，可以进行Power PC 硬核嵌入式微处理器的开发工作，使用灵活方便，带有丰富的IP 资源，是目前性能比较优异的嵌入式微处理器开发工具，系统设计中使用的为EDK8.2 版本。应用EDK开发SOPC 系统过程中可以与ISE(Integrated Software Environment)软件配合使用，ISE 是Xilinx 公司FPGA/CPLD 的集成开发环境，该软件环境集成了FPGA 的整个开发过程所用到的工具。在本文1553B 总线接口逻辑的设计过程中，对于1553B 的编码、解码等核心模块，就是在ISE 环境下利用Verilog HDL 编写并调试通过，然后通过EDK 嵌入到系统当中的。

4.1 编码/解码模块

曼彻斯*编码/解码是1553B 总线接口重要的组成部分，曼彻斯*编解码模块设计的好坏直接影响总线接口的性能。系统编码模块完成的是曼彻斯*的编码及解码，并检测错误。它能够接收具有有效同步字头的曼彻斯*，并进行译码，以及识别其类型和串并转换、奇偶校验等；编码模块能将处理器输出的并行二进制数据进行曼彻斯*编码，再加上同步字头及奇偶位，从而满足符合1553B 标准的字进行输出。

曼彻斯*是一种广泛应用于航空电子综合系统中的总线数据传输的双极性码。它在每个码位中点存在一个跳变，1 信号是一个由1 到0 的负跳沿，而0 信号是由0 到1 的正跳沿。在MIL-STD-1553B 协议中其数据格式如图2 所示。

在系统的编码/解码模块设计中采用同步设计的方法，这样，所有的触发器都由一个公共时钟信号来同步。因此，可以很好的解决毛刺和一些竞争与冒险。

编码模块主要分为三个部分，分别为检测编码周期是否开始并产生同步字头、串并转换并产生奇偶校验位、对数据和奇偶校验位进行编码。下面给出了部分编码模块的源代码：

always @(posedge enc_clk or negedge rst_n)//检测编码周期开始,根据字型确定同步头

begin

if (!rst_n)

sync_bits = 6'b000_000 ;

else if (tx_csw)

sync_bits = 6'b111_000 ;//当写入命令字，同步头为111000

else if (tx_dw)

sync_bits = 6'b000_111 ;//当写入数据字，同步头为000111

else

sync_bits = sync_bits ;

end

解码模块也可以分为三个部分，分别为同步字头检测、数据解码、串并转换与奇偶校验。

这个过程与编码模块是类似的。

4.2 消息处理模块

消息处理模块主要是接收来自 PC 机的命令，并且将运行结果上传到PC 机。为了能够快速完成系统的开发，采用EDK 自带的串口控制器IP Core。由于在Virtex-II Pro 开发板上面已经设计了与PC 机相连的RS232 串口，并且配有标准的DB-9 接口，因此只需要通过IPCore 16450-UART 控制器接收和发送数据即可实现系统与PC 机的消息处理功能。

4.3 PC 机和终端机程序设计

系统整个运行过程是，通过PC 机上的应用程序控制FPGA 是否开始工作，如果FPGA开始工作，则接收终端设备单片机发送来的并行数据，并根据用户逻辑对数据进行解析，并将数据送往编码模块，编码后的数据经过总线转换器送到1553B 总线上，通过测试仪器接收分析。同时，FPGA 也可以接收来自总线上的数据，在解码模块的作用下，完成同步字头检测、数据解码、串并转换以及奇偶校验等处理，然后根据用户逻辑对数据进行封装并送给终端设备，终端设备接收到数据进行存储，并连同原始发送数据一起通过FPGA 上传到PC机，以便对数据的正确性进行判断与验证。对于PC 机程序在VC6.0 环境下采用C++语言开发；终端设备单片机程序在Keil 编程环境，采用c51 语言开发。由于PC 机和单片机程序只是为了验证基于SOPC 开发的1553B 接口逻辑，不是本文论述重点，这里不过多赘述。

5 测试结果及结论

本文采用基于 SOPC 的设计方法，完成了MIL-STD-1553B .接口逻辑的开发，并且通过仪器对系统进行了测试。图3 是通过Tektronix 公司的TDS3032B 型示波器测得的系统输出的数据波形。测试结果表明，系统能够正确的接收和发送符合1553B 总线接口协议的数据，工作稳定可靠。

本文作者创新点：将 SOPC 技术应用于1553B 总线接口逻辑的开发中，使系统设计简单，配置更灵活，易于扩展，从而摆脱了1553B 总线控制器依赖于国外进口芯片的束缚，具有良好的军事和经济效益。初步预测项目经济效益约为300 万元。