基于FPGA+DSP的多协议串行数据传输接口板设计

论文摘要

本文针对分布式设备集中控制、数据传输以及嵌入式设备对越来越多通信接口的兼容需求等问题,对应用于航空电子系统的MIL-STD-1553B数据总线、ARINC429总线和计算机以太网口、通用异步串行通信接口等开展了相应的研究工作,设计了以TI高速浮点DSP TMS320C28346和Spartan6系列FPGA XC6SLX100组合成核心控制处理单元的多协议串行数据传输板,为多设备系统的分布式集中控制、实时数据传输、不同协议间的接口转换提供解决方案。论文介绍了FPGA和DSP设计方法,分析了1553B总线、ARINC429总线、以太网接口、异步串行通信接口等总线标准协议。在设计中比较全面地运用了现代数字系统的设计技术,即FPGA+DSP数字系统架构技术,采用模块化设计方法设计了多协议接口板的硬件系统和底层驱动,实现了1553B接口BC模式和RT模式的实时控制和数据传输,通过FPGA编程解决ARINC429的数据收发协议,实现了以太网口的服务器模式和客户端模式以及RS422接口和RS232接口的数据传输,并设计了各模块的测试方法,给出了初步的实验测试结果。最后对论文的工作进行了总结,并为进一步完善系统功能,提高板卡的通用性,对后续工作进行了规划。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究背景和意义
• 1.2 串行数据总线的发展状况
• 1.3 基于FPGA+DSP架构的方案设计
• 1.4 研究内容及工作
• 1.5 论文结构
• 第二章 设计基础
• 2.1 FPGA和DSP概要
• 2.1.1 FPGA开发简介
• 2.1.2 DSP设计基础
• 2.2 串行接.协议介绍
• 2.2.1 1553B总线介绍
• 2.2.2 ARINC429总线介绍
• 2.2.3 以太网.介绍
• 2.2.4 通用异步串行接.介绍
• 2.3 开发工具
• 2.3.1 电路设计软件Altium Designer
• 2.3.2 FPGA开发工具包ISE
• 2.3.3 DSP开发软件包CCS
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统设计
• 3.1 系统核心模块
• 3.1.1 FPGA+DSP构架系统
• 3.1.2 外部存储器设计
• 3.2 1553B总线模块
• 3.2.1 BU-61580协议芯片介绍
• 3.2.2 BU-61580的工作方式
• 3.2.3 BU-61580模块设计方案
• 3.3 基于VHDL的ARINC429协议实现
• 3.3.1 模块接.简介
• 3.3.2 ARINC429模块收发实现过程
• 3.3.3 ARINC429模块实现
• 3.4 以太网.模块
• 3.4.1 硬件模块设计
• 3.4.2 基于W5300的服务器端设计
• 3.5 异步串行接.模块
• 3.5.1 UART模块设计
• 3.5.2 UART模块驱动设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 DSP系统设计与模块测试
• 4.1 DSP系统设计
• 4.1.1 DSP外部总线配置
• 4.1.2 外部中断管理
• 4.1.3 DSP软件框架设计
• 4.2 模块测试
• 4.2.1 1553B接.测试
• 4.2.2 ARINC429接.测试
• 4.2.3 网.接.测试
• 4.2.4 异步串行接.测试
• 4.3 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果