基于1553B总线协议的解码器设计和FPGA实现

摘要：文章通过对1553B总线协议的研究，结合现代EDA技术，介绍了一种使用现场可编程逻辑器件(FPGA)设计1553B,总线协议用的manches-ter II型码解码器的方法。通过采用Verilog HDL硬件描述语言和原理图混合输入法，使设计简洁有效。通过OuartusII开发软件对设计进行了时序约束和分析，最后给出了时序仿真图，从而证明了这种设计是可行和可靠的。
关键词：1553B总线协议；ManehesterII型码；现场可编程门阵列

0 引言
MIL-STD-1553B是关于数据总线电气特性和协议规范的美国军用标准，它的全称为“飞机内部时分制指令／响应性多路传输数据总线”(Aircraft Internal Time Division Command／Response Multiplex Data Bus)，该标准规定了飞机内部数字式的命令／相应时分制多路数据总线的技术要求。
在军用机载数据总线方面，MIL-STD-1553B是应用时间最早，也最为持久的，它为适应工业和军事的需要而提出，具有很高的可靠性和灵活性，加之技术比较成熟，所以应用比较广泛。目前，MIL-STD-1553B已广泛应用于军事、工业和科技领域，从大型运输舰、空间补给站、轰炸机到各种战斗机，以及直升机，都有其应用，它甚至用于导弹系统，以及用作飞行器和导弹之间的基本通信协议。我国于1987年颁布了相应的军标，目前，1553B总线已成为国内军用飞机航电系统的主流数据总线。
本文论述了一种运用Verilog HDL语言，并结合现在EDA技术设计的可靠性强的1553B总线用ManchesterII型码解码器模块。

1 1553B数据格式
1553B数据总线以异步、命令／响应方式执行数据信息的传输，其通信方式采用半双工方式，总线控制器初始化所有个信息位、一个奇偶校验位和3个位长的传输，并控制数据总线上所有数据信息的传输，并控制数据总线上所有数据信息的传输，数据总线上的信息流有信息组成，而信息有三种类型的字组成：命令字、数据字和状态字。有10种信息格式，每个信息格式至少包含两个字，每个字有16的同步头，所有的信息字都采用ManchesterlI型码。
如图1所示，1553B的数据传输速率是1Mbit／s。按照ManchesterII型码规则，将逻辑“0”用编码“01”来表示，其中“0”和“1”各占0．5 μs，也即用一个由低到高的跳变来表示；将逻辑“1”用编码“10”来表示，其中“1”和“0”各占0．5 μs，也即用一个由高到低的跳变来表示。

MIL-STD-1553B总线标准定义了三种字类型：命令字、数据字和状态字。每一种字类型都有唯一的格式，但三种字类型有相同的数据结构，如图2所示。每个字有20比特，最前面三个比特是同步字头，标志新字的开始，同步字头波形是无效的Manchester码，因为其跳变仅仅发生在第二比特时间的正中。使用这种不同的模式，是为了让解码器在每个字的开头重新建立同步，以及保持发送的整体稳定性；接下去的十六比特是信息字段，三种类型的字有不同的含义；最后一个比特是该字的奇偶校验位，标准规定为奇校验。