基于fpga的机载数据总线片上系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于FPGA的机载数据总线片上系统，该系统包括FPGA芯片和与所述FPGA芯片连接的对外总线接口电路；所述对外总线接口电路包括分别与所述FPGA芯片连接的PCI总线接口电路、ARINC-429总线接口电路、MIL-STD-1553B总线接口电路、UART总线接口电路、A/D采样电路、离散量采集电路和PCI总线接口电路连接；提供一种集成度高、移植性强的由FPGA实现多种机载总线传输的机载数据总线片上系统，其对外统一为PCI总线接口，可以实现ARINC-429总线、MIL-STD-1553B总线和UART总线通讯要求，同时具备AD采样、离散量采集以及PWM控制的功能。
【专利说明】基于FPGA的机载数据总线片上系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于FPGA的机载数据总线片上系统，属于机载数据总线【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在现代航空飞行器上，各个电子设备或子系统都装备了独立的计算机，这些计算机除了各自功能外还要进行信息交联达到功能综合的目的，因此机载总线技术成为了整个航空电子系统的中枢神经，是航空电子综合系统的支柱。通过机载数据总线可以实现各个航空电子系统单元之间的数据通信、信息共享和功能综合。
[0003]较为常见的机载数据总线为ARINC-429总线(数字式信息传输系统DITS，它是美国航空电子工程委员会于1977年7月提出的，并于同年同月发表并获得批准使用。)、MIL-STD-1553B总线(全称为飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线)、UART总线(通用异步收发传输器，一般和RS-232C规格的，类似Maxim的MAX232之类的标准信号幅度变换芯片进行搭配，作为连接外部设备的接口。)和PCI总线(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准)，传统的实现方式是通过总线协议转换芯片进行数据的解析，系统需要多少种总线方式就需要多少种协议转换芯片。这种实现方式集成度低、可移植性差，一方面增加了系统芯片的种类和数量，占用了系统的面积和重量，从而提高了产品的成本。另一方面各系统使用芯片和实现方式的不一致还可能导致总线传输的失败。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是:为克服上述问题，提供一种集成度高、移植性强的由FPGA实现多种机载总线传输的基于FPGA的机载数据总线片上系统。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]一种基于FPGA的机载数据总线片上系统，该系统包括FPGA芯片和与所述FPGA芯片连接的对外总线接口电路；
[0007]所述对外总线接口电路包括分别与所述FPGA芯片连接的PCI总线接口电路、ARINC-429总线接口电路、MIL-STD-1553B总线接口电路、UART总线接口电路、A/D采样电路、离散量采集电路和PCI总线接口电路连接；
[0008]所述PCI总线接口电路包括IDTQS34XVH245芯片和多个连接器；
[0009]所述ARINC-429总线接口电路包括HI8482芯片、HI8444芯片、HI8585芯片、HI8592芯片和SM16245芯片。
[0010]所述MIL-STD-1553B总线接口电路包括SM16245芯片、bu61580芯片；
[0011]所述UART总线接口电路包括MAX3245芯片和SM16245芯片。
[0012]优选地，所述A/D采样电路包括与芯片ADC0838引脚连接的电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电容C96、电容C97、电感L5和芯片AD584。
[0013]优选地，离散量采集电路包括光电耦合器TLP627、电阻R29、电阻R30、电阻R33、电阻R34、电容C99、电容C100、开关SWl和开关SW2。
[0014]本实用新型的有益效果是:本实用新型结构简单，提供一种集成度高、移植性强的由FPGA实现多种机载总线传输的机载数据总线片上系统，其对外统一为PCI总线接口，可以实现ARINC-429总线、MIL-STD-1553B总线和UART总线通讯要求，同时具备AD采样、离散量采集以及PWM控制的功能。利用FPGA内部逻辑资源实现各类机载总线数据的解析，并将解析后的数据通过PCI总线传输给目标系统，增加了系统的集成度，减少了硬件资源的使用，降低了整体系统的成本。同时，本实用新型片上系统与目标系统进行数据传输时统一为最常见的PCI接口，具有很强的适应性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0016]图1是本实用新型一个实施例的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型所述MIL-STD-1553B总线接口电路中bu61580芯片的电路图；
[0018]图3A和图3B是本实用新型所述UART总线接口电路的电路图；
[0019]图4是本实用新型所述A/D采样电路的电路图；
[0020]图5A和图5B是本实用新型所述离散量采集电路的电路图。
【具体实施方式】
[0021]现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0022]如图1所示的本实用新型所述一种基于FPGA的机载数据总线片上系统，该系统包括FPGA芯片和与所述FPGA芯片连接的对外总线接口电路；
[0023]所述对外总线接口电路包括分别与所述FPGA芯片连接的PCI总线接口电路、ARINC-429总线接口电路、MIL-STD-1553B总线接口电路、UART总线接口电路、A/D采样电路、离散量采集电路和PCI总线接口电路连接；
[0024]在具体使用时，所述FPGA芯片可以分为PCI总线控制器模块、FIFO缓存模块、中断控制模块、地址译码模块、ARINC-429总线控制器模块、MIL-STD-1553B总线控制器模块、UART总线控制器模块、A/D转换控制模块、离散量控制模块和PWM控制模块。
[0025]PCI总线接口电路与PCI总线控制器模块相连，ARINC-429总线接口电路与ARINC-429总线控制器模块相连，MIL-STD-1553B总线接口电路与MIL-STD-1553B总线控制器模块相连，UART总线接口电路与UART总线控制器模块相连，A/D采样电路与A/D转换控制模块相连，离散量采集电路与离散量控制模块相连。
[0026]ARINC-429总线控制器模块、MIL_STD_1553B总线控制器模块、UART总线控制器模块、地址译码模块、FIFO缓存模块和中断控制模块相连。FIFO缓存模块和中断控制器模块再分别与PCI总线控制模块相连。
[0027]PWM控制模块分别与地址译码模块和PCI总线控制器模块相连。
[0028]所述PCI总线接口电路包括IDTQS34XVH245芯片和多个连接器；
[0029]所述ARINC-429总线接口电路包括HI8482芯片、HI8444芯片、HI8585芯片、HI8592芯片和SM16245芯片。
[0030]所述MIL-STD-1553B总线接口电路包括SM16245芯片、bu61580芯片，所述bu61580芯片的引脚接线图如图2所示，其还包括电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C87、电容C88、电容C89 ；
[0031]所述UART总线接口电路包括MAX3245芯片和SM16245芯片，其电路图如图3A和图3B所示，MAX3245芯片的连接电路中还包括电容C16、电容C23、电容C26、电容C31、电容C32和电阻R4，SM16245芯片的连接电路中还包括电容C18和电容C34，本新型以上采用的芯片均为现有的芯片。
[0032]在优选的实施方案中，如图4所示，所述A/D采样电路包括与芯片ADC0838引脚连接的电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电容C96、电容C97、电感L5和芯片AD584，本实用新型可以进行AD数据的采集，利用的AD转换芯片为8位串行A/D转换器，通过FPGA内部逻辑功能对A/D转换器的串行数据进行解串，转化后的并行数据可通过PCI总线输出。
[0033]在优选的实施方案中，如图5A和图5B所不，离散量米集电路包括光电稱合器TLP627、电阻R29、电阻R30、电阻R33、电阻R34、电容C99、电容C100、开关Sffl和开关Sff2,本实用新型可以输出PWM，通过FPGA内部逻辑可输出指定频率范围、指定占空比的PWM。
[0034]另外,本实用新型还可以做进一步的改进:本系统不限于ARINC429总线、UART总线和MIL-STD-1553B总线传输，还可根据不同的传输需求，将其它机载总线集中到系统中，形成统一规范的总线传输系统。
[0035]以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种基于FPGA的机载数据总线片上系统，其特征在于，该系统包括FPGA芯片和与所述FPGA芯片连接的对外总线接口电路； 所述对外总线接口电路包括分别与所述FPGA芯片连接的PCI总线接口电路、ARINC-429总线接口电路、MIL-STD-1553B总线接口电路、UART总线接口电路、A/D采样电路、离散量采集电路和PCI总线接口电路连接； 所述PCI总线接口电路包括IDTQS34XVH245芯片和多个连接器； 所述ARINC-429总线接口电路包括HI8482芯片、HI8444芯片、HI8585芯片、HI8592芯片和SM16245芯片。 所述MIL-STD-1553B总线接口电路包括SM16245芯片、bu61580芯片； 所述UART总线接口电路包括MAX3245芯片和SM16245芯片。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的机载数据总线片上系统，其特征在于，所述A/D采样电路包括与芯片ADC0838引脚连接的电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电容C96、电容C97、电感L5和芯片AD584。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的机载数据总线片上系统，其特征在于，离散量采集电路包括光电耦合器TLP627、电阻R29、电阻R30、电阻R33、电阻R34、电容C99、电容C100、开关SWl和开关SW2。
【文档编号】G06F13/40GK204044815SQ201420508491
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】高颖 申请人:苏州长风航空电子有限公司