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USB的便携式ARINC429总线通信设备设计

作者:时间:2010-04-23来源:网络收藏

摘要:基于Actel公司的ProASIC3系列FPGA和Silicon Labs公司的C8051F340单片机了一种,着重介绍了整体思想以及软硬件方法。该设备具有性能可靠、携带方便、成本低廉等特点,可广泛应用于对各种以作为通信方式的机载设备的通信测试及地面检测维护。
关键词:FPGA;;通信测试;C8051F340;ProASIC3

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/157475.htm

在航空电子综合化系统中,快速、有效的数据传输对整个航空电子系统的性能有很大影响,因此数据被称为现代航空电子系统的“骨架”。ARINC429是航空电子系统之间最常用的通信总线之一。要在计算机上实现与机载设备的ARINC429总线数据通信,必须实现429总线与计算机总线之间的数据传输。本文设计了基于总线的ARINC429总线,并通过实际运行测试,对该设备的可靠性和稳定性进行了验证。

1 系统总体设计
1.1 系统功能分析
该系统主要分为3大功能单元:中央控制单元、429数据收发单元、429电平转换单元。系统的功能结构框图如图1所示。中央控制单元与PC机进行通信,将USB总线转换为自定义总线,并根据PC机发来的任务指 令,通过自定义总线(数据线、地址线、控制线)控制429数据收发单元完成相应的429总线数据收发任务。


1.2 主要器件选择
1.2.1 中央控制单元
中央控制单元负责与PC机进行USB通信,并控制429数据收发单元完成通信工作。该单元采用SiliconLabs公司推出的C8051F340单片机。它是完全集成的混合信号SoC级MCU芯片,片内集成有1个采样率为200Ksps的10位ADC、1个可编程增益放大器、2个电压比较器、1个电压基准、1个具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列(PCA)、5个通用的16位定时器、40个通用数字I/O端口,以及1个片上64 KB的Flash存储器和4 KB的RAM,支持多种总线通信接口(I2C/SMBus、SPI、UART、USB)。C8051F340的最大指令处理速度为48 MIPS,具有片内VDD监视器、WDT和时钟振荡器,能有效地管理模拟和数字外设。
C8051F340最大的优势是在片内集成了一个USB总线控制器,与USB2.O完全兼容,支持低速和全速两种模式。这样,在硬件上只需一片C28051F340就能与PC机直接进行USB通信,无需外加USB接口芯片。
1.2.2 429数据收发单元
目前市面上的429通信专用芯片(如HS-3282、DEI1016、HI-8585)只能实现1路发送或接收,要满足本设计需求就需要8组429通信专用芯片(共计16片)。无论从成本上,还是从设计本身的可行性、可靠性来考虑,都是难以实现的。本文采用Actel公司的ProASIC3型FPGA,将设备的核心部分――429通信协议模块在FPGA中实现。这样使整体设计更加简洁,充分体现了模块化设计和SoC设计思想,同时大大降低了设计成本。
Actel公司的ProASIC3型FPGA采用独一无二的Flash架构。与基于SRAM架构的FPGA不同,它掉电后数据不易失,无需配置芯片,从而实现了真正意义上的单芯片设计思想。同时,它支持FlashLock、AES加密技术,安全性强;最高支持350 MHz单端翻转率和700 MHz的差分信号;支持19种I/O电平标准。


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