基于PCI总线的1553B总线接口板卡的设计.doc

1 绪论 1.1.课题的来源及意义 随着当今世界的信息化程度高速发展，各种不同功能的电子设备越来越多，由于使用场合及空间大小等因素局限，将这些数量大、种类多的电子设备在达到资源和功能共享的前提下进行有效综合，已经显得势在必行，已经成为科技发展的迫切要求。电子系统综合化的主要特点是分布处理、集中控制、实时响应；它克服了分布式和集中式系统在系统灵活度、可靠性和可扩展、维护方面的缺点，总线技术即是使用最广泛、有效的综合化技术[1]。 综合化电子系统通常由多个子系统通过总线接口经总线介质互联而成，子系统与同一网络中的其它系统通过网络实现资源共享，这样就有效地减小了系统的体积和重量，提高了系统的综合效率，而且为重构、容错等实现提供了可能性。 上世纪70年代发展起来的多路数据总线1553B就是总线技术中重要的一种，其标准全称为MIL-STD-1553B(简称1553B)，是一种内部时分制指令/响应式多路传输数据总线，是首先由美国提出的具有高可靠性和灵活性的飞机内部电子系统联网标准，与其它常用总线相比，它的高可靠性、实时性以及灵活性使其在军用航空航海系统和武器系统设计方面得到了广泛应用，并逐步转向民用航空、航海及工业现场控制场合等许多领域的重要场合[2]。 随着1553B总线在军事武器信息平台、民用航空航海和大型工业控制场合等国防、工业、经济建设重要领域的越来越多的应用，其重要性越发明显，其安全、可测试性也显得尤为重要。只有确保1553B总线系统的可靠、安全，才能确保应用于国防、工业、经济建设等重要领域的电子综合系统的正常工作，才能避免各领域建设发展中因1553B总线系统故障、失误而造成的损失，因此对1553B总线系统的监测是非常有必要的。 按照1553B总线产品的开发阶段划分通常需要五级测试[3]。其内涵如下：（1）（2）1553B产品而设计的部件，主要为了测试部件是否满足总线协议要求；（3）2已通过后进行，主要针对于1553B产品整体性能；（4）1553B总线为依托的综合电子系统；（5）1553B部件级的测试，而后两级属于1553B系统级的测试[3][4]。 对1553B总线系统的监视和测试，首先需要考虑部件级测试：即系统想要实现资源共享就必须要求所有的终端设备、子系统按照1553B总线标准所定义的各项要求来进行设计实现；而现实的问题在于，基于1553B总线的电子综合系统的子系统是由不同单位的众多研制人员分别研制而成，虽然基于同一标准，即1553B总线标准，但由于1553B标准仅规定了1553B总线物理层和数据链路层的通信规范，并未详尽定义具体的测试方法、步骤，再加上研究人员所制定的方案、生产工艺及测试环境差异等多方面的原因，导致各子系统间的通信传输及工作配合情况产生一定问题，研制单位难以有效的将所有子系统进行理想中的综合[5]。由此，设计1553B总线监测系统对1553B综合电子系统中的各终端设备进行有效地测试能够全面验证终端设备是否满足1553B标准要求，这一测试不仅是顺利实现电子系统综合的前提条件，而且是综合电子系统在重要领域实现信息可靠通信必不可少的保证。 其次，在实现综合后，对于整个的电子综合系统还需要实施系统级的测试，以发现并及时改正系统中存在的但又不明显为人所发现的潜在威胁，这就需要我们所设计的1553B总线监测系统对基于1553B总线的综合电子系统的整体实时活动有一个详细的记录，这样我们所设计的1553B总线监测系统以总线监视器的形态出现于整个1553B总线系统中，全面详细的记录总线在系统综合测试及实地运行测试中的活动情况及数据传输状况，为综合电子系统的系统级测试提供测试数据，确保基于1553B总线的综合电子系统的系统级可靠性[5]。同时监测系统设计为对整个综合电子系统的无过滤监听，所记录的数据中不仅有正确数据，而且还有错误数据及其各种错误信息，为系统的故障定位、排除提供有效依据，在实现系统安全有效的同时，也便于系统投入使用后的维护和检修。 此外，1553B总线系统的设计关键在于子系统与总线介质互联的嵌入式总线接口，本设计中采用FPGA来实现总线协议接口，打破协议接口芯片必需从国外购买的限制，同时可根据被测试系统具体特点，在1553B总线协议的基础之上，灵活处理具体设计；再者，采用FPGA可同时实现部分或所有用户逻辑，优化资源配置，降低生产成本。无论是从经济上，或是国防科技必威体育官网网址层面考虑都具有十分重要有意义。 综上所述，对基于FPGA的1553B总线监测系统的研究与设计无论是从1553B总线统一化终端设计的意义上，还是从1553B总线综合电子系统的研究及测试方面来说，或是对1553B总线综合电子系统在实际应用中的安全、可靠性及后期故障排除和处理等方面考虑都是具有十分重要的意义的，随着信息综合化程度的不断提高及1553B总