1553B總線通信接口的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計論文
摘 要：本文介紹了1553B數(shù)據(jù)總線協(xié)議，探討了基于1553B總線通信接口的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計。
關(guān)鍵詞：1553B總線協(xié)議；硬件結(jié)構(gòu)；設(shè)計
一、1553B數(shù)據(jù)總線協(xié)議概述
（一）1553B總線定義
1553B總線是MIL-STD-1553B是美國軍用標準總線的簡稱，采用時分制指令/響應式多路數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，已經(jīng)成為一種廣泛應用的標準總線，被認為在未來15年內(nèi)仍具有很強的生命力。它是通過一種雙絞的信號屏蔽線，用一個有源總線控制器BC(Bus Controller)將30個遠程終端RT(Remote Terminate)模塊和一個總線監(jiān)控器BM(Bus Monitor)連接在一起，構(gòu)成一個分布式串行通信網(wǎng)，該通信網(wǎng)能在惡劣的軍事環(huán)境中，提供高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸，完成系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的信息交換，是系統(tǒng)平臺進行電子信息化的基礎(chǔ)。
�。ǘ�1553B數(shù)據(jù)總線的特點
1553B總線是一種集中式的時分串行總線，其主要特點是分布處理、集中控制和實時響應。其可靠性機制包括防錯功能、容錯功能、錯誤的檢測和定位、錯誤的隔離、錯誤的校正、系統(tǒng)監(jiān)控及系統(tǒng)恢復功能。采用雙冗余系統(tǒng)，有兩個傳輸通道，保證了良好的容錯性和故障隔離。綜合起來1553B總線有以下幾個優(yōu)良特點:
1、實時性好，1553B總線數(shù)據(jù)傳輸速率比一般的通訊網(wǎng)高。
2、合理的差錯控制措施和特有的方式命令，為確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕?553B采用了合理的差錯控制措施一反饋重傳糾錯方法。
3、總線效率高，總線形式的拓撲結(jié)構(gòu)對總線效率的要求比較高。
4、具有命令/響應以及“廣播”通訊方式，非常適合集中控制的分布式處理系統(tǒng)。
二、1553B總線接口的硬件結(jié)構(gòu)
1553B總線的數(shù)據(jù)傳輸是通過屏蔽雙絞線進行的，所以1553B總線接口的硬件結(jié)構(gòu)必須提供向雙絞線上發(fā)送消息或者接收雙絞線傳輸?shù)南ⅰ⑾⑻幚硪约皞鬏敂?shù)據(jù)給子系統(tǒng)的全部功能，也就是完成了子系統(tǒng)與15538數(shù)據(jù)總線的通信接口功能。1553E總線接口的結(jié)構(gòu)如圖1所示:
可以看出，1553B總線接口主要包括3大模塊，雙通道收發(fā)器、1553B協(xié)議處理器和接口寄存器。本文的設(shè)計重點放在1553B協(xié)議處理器和接口寄存器上。
�。ㄒ唬�1553B協(xié)議處理器結(jié)構(gòu)
1553B協(xié)議處理器是整個1553B總線接口的核心。它完成包括收發(fā)消息，數(shù)據(jù)流控制等多種協(xié)議處理流程。因為總線接口可以分為總線控制器BC、遠程終端RT和總線監(jiān)視器BM三種類型，所以協(xié)議處理器按功能可以劃分為BC, RT或者BM。本設(shè)計要實現(xiàn)的BC和RT在有些功能上是相同的，所以部分模塊是BC/RT通用的。
協(xié)議處理器部分經(jīng)過功能細化后可以大致分為3個模塊:
1、Manchester編解碼模塊
Manchester編解碼是1553B總線接口與雙絞線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾K。因為設(shè)計采用雙冗余度總線，所以每一個總線通道都需要一個解碼器。它的主要功能就是識別總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的同步頭，然后對同步頭后面的Manchester編碼的數(shù)據(jù)進行接收，并將接收到的'串行編碼數(shù)據(jù)進行類型轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為二進制并行數(shù)據(jù)，輸出給數(shù)據(jù)流處理模塊，并告知數(shù)據(jù)類型(命令字/狀態(tài)字/數(shù)據(jù)字)，方便后續(xù)模塊處理。
2、數(shù)據(jù)流處理模塊:
�、� BC模式:作為總線控制器，要根據(jù)子系統(tǒng)的指令發(fā)送命令字、方式指令字和數(shù)據(jù)字。②RT模式:作為遠程終端，要接收來自總線控制器的命令字或指令字。
3、存儲器模塊
存儲器模塊包括4個數(shù)據(jù)緩沖FIFO和一個雙口RAM，數(shù)據(jù)緩沖FIFO用來緩沖接收到的或者待發(fā)送的數(shù)據(jù)。雙口RAM作為總線接口的存儲設(shè)備，用來存儲總線上交換的數(shù)據(jù)字。
（二）接口寄存器
接口寄存器是以控制和狀態(tài)寄存器來實現(xiàn)的，主要有以下幾個寄存器:
遠程終端命令字寄存器:RT模式下，存儲接收到的所有命令字和方式指令字。
接收命令字寄存器:只在RT的模式下使用，信息完整的接收后，命令字會從遠程終端命令字寄存器送入此寄存器。
第一命令字寄存器:存放BC要發(fā)送的命令字，或者存放RT RT傳輸?shù)牡谝粋�命令字。
矢量字/第二命令字/方式指令數(shù)據(jù)寄存器:在BC模式下，可以存放RT RT傳輸時的第二個命令字或者方式指令需要的數(shù)據(jù)字;在RT模式下，存放方式指令提取的矢量字。
第一狀態(tài)字寄存器:存放RT返回的狀態(tài)字，或者是RT RT模式下RT返回的第一個狀態(tài)字。同步/第二狀態(tài)字/返回方式指令數(shù)據(jù)寄存器:在BC模式下，此寄存器既可以存放來自RT RT模式下傳輸?shù)牡诙䝼�狀態(tài)字也可以存放來自RT的方式指令返回字:RT模式下，作為存放帶數(shù)據(jù)字的方式指令字的數(shù)據(jù)字的寄存器。
操作寄存器:子系統(tǒng)用來控制總線接口的寄存器。配置整個接口的功能選擇。方式指令寄存器:RT接收到的方式指令。
參考文獻：
[1]潘松，王國棟.VHDL實用教程.成都:電子科技大學出版社.2000
[2]趙永庫，MIL-STD-1553B總線綜合測試系統(tǒng)設(shè)計.計算機技術(shù)與應用.2005 (25)
[3]張豫榕，1553B總線原理及其應用.現(xiàn)代電子工程.2004(4).
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