基于FPGA的离散量接口控制器设计.docx

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基于FPGA的离散量接口控制器设计

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安书董李明段小虎毕宏彦

摘要：在航空电子系统中，离散量数字电路的应用和需求越来越多，而传统的离散量接口芯片集成度较低，功耗较高，且在恶劣环境下，离散量的稳定性和可靠性很难得到保证。基于上述局限，介绍一种新型离散量数字接口转换芯片，能够将28V航空电源电平转换为TTL电平，由于其高集成、低功耗，并且能够在恶劣环境下展示出较稳定的性能，因此具有广泛的应用前景。同时，对该芯片的读/写操作提出一种不同于传统的“CPU+专用芯片”的控制方法，采用可编程逻辑器件（FPGA）来实现对该芯片的控制，以VHDL语言编写控制逻辑，用Xilinx集成开发环境对设计进行了综合，并编写测试码从而进行仿真。结果表明，该方法不但能够对该芯片进行读/写控制，还能极大程度提高系统处理数据的能力，并具有更高的稳定性和可靠性。

关键词：离散量数字接口；读/写控制；可编程逻辑器件；VHDL

：TN876?34；TN918.7：A：1004?373X（2017）20?0083?04

Abstract：Theapplicationandrequirementofdiscretemagnitudedigitalcircuitsareincreasedextremelyintheavionicssystems，butthetraditionaldiscretemagnitudeinterfacechipshavelowintegrationandhighpowerdissipation，andthestabilityandreliabilityofdiscretemagnitudecouldntbeguaranteed.Accordingtotheabovesituations，anewdiscretemagnitudeinterfaceconventionchipisintroduced，whichcanconvertthe28VaircraftpowersupplylevelintoTTLlevel.Ithaswideapplicationprospectbecauseofitshighintegration，lowpowerdissipation，andstableperformanceinsevereenvironment.Acontrolmethoddifferentfromthetraditional“CPU+dedicatedchip”methodsisproposed，inwhichthefieldprogrammablegatearray（FPGA）isusedtocontrolthediscretemagnitudeinterfacechip，theVHDLisadoptedtocompilethecontrollogic，theXilinxintegrateddevelopmentenvironmentisemployedtosynthesizethedesign，andthetestcodeiscompiledforsimulation.Thesimulationresultsshowthatthemethodcanperformtheread?writecontrolofthechip，improvethedataprocessingabilityofthesystem，andhashighstabilityandreliability.

Keywords：discretemagnitudedigitalinterface；readandwritecontrol；fieldprogrammablegatearray；VHDL

0引言

近年来，我国航空工业发展迅速，各种机载设备都在更新换代。尤其是在航空电子系统中，机载计算机作为飞机上电子设备的控制核心，需要采集越来越多的离散量信号用来获取当前系统的工作状态，同时，需要输出大量的离散量信号来发送指令。因此，离散量接口电路已经越来越多的应用于航电系统中，逐渐成为航空电子电路系统中的基本组成部分[1]。然而，随着离散量的增多，传统的离散量接口不仅集成度上较低，而且在恶劣环境下，很难保证数据的可靠性。本文提出采用一种新型HKA03201离散量数