基于VME总线的ARM7主控通信模块设计

论文摘要

基于VME总线的ARM7主控通信模块是为满足航空电子系统技术发展的需要而研制设计的,是某航电分系统的控制、处理、通信的核心。本模块以ARM7处理器为控制核心,最高处理速度能达到100MIPS;内总线采用了VME64总线,能提供高达4.2Gbps的数据传输率,实现与其他模块的高速数据交换;集成了大容量的存储器和多路通信通道接口,利用大规模可编程器件最大能同时处理数十路ARINC429通信通道,实现与多个外系统的通信交联。本模块的设计着重在处理机架构、总线、通信接口三个技术方向进行了研究和创新;采用的ARM7嵌入式系统技术、VME总线接口技术、大规模FPGA设计技术等都是现今行业领域内流行的先进技术,将它们应用到航空电子系统的工程设计之中,弥补了我们在设计技术上的某些不足,具有十分重要的意义。本论文对整个模块的设计思路、设计方案和实现过程进行了详细的阐述。首先介绍了课题的来源、研究内容和意义,对系统做了一个简单的描述,以及本论文要完成的工作;接下来介绍了所采用的一些技术的资料背景,详细描述了系统的设计方案,包括硬件方案、软件方案以及一些关键技术、难点技术的设计思路;然后,详细的描述了模块的设计实现和功能调试过程,包括硬件的各个功能部分的调试和驱动软件编制、设计的改进和完善、以及部分仿真验证的结果;其中,基于FPGA技术设计的ARINC429通信芯片是一个关键的难点技术,文章中用单独的章节进行了专门的讨论;文章最后,总结了本课题的主要研究工作和成果,并对该设计的应用前景进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题项目说明
• 1.2 课题研制背景
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 课题研究的意义
• 2 主控通信模块整体设计方案
• 2.1 概述
• 2.1.1 系统总体结构
• 2.1.2 ARM7 处理器概述
• 2.1.3 ARINC429 协议简介
• 2.1.4 VME 总线简介
• 2.2 方案说明
• 2.2.1 主要功能和性能
• 2.2.2 硬件设计方案
• 2.2.3 软件设计方案
• 2.3 关键技术
• 2.4 设计可行性分析
• 3 主控通信模块的软硬件设计与实现
• 3.1 硬件电路设计
• 3.1.1 控制处理内核
• 3.1.2 总线控制器
• 3.1.3 存储器
• 3.1.4 看门狗和复位逻辑
• 3.1.5 定时计数器
• 3.1.6 中断控制
• 3.1.7 时钟切换和激活
• 3.1.8 I/O 接口
• 3.1.9 JTAG 仿真接口
• 3.1.10 RS232 通信接口电路
• 3.1.11 RS422 通信接口电路
• 3.1.12 ARINC429 通信接口电路
• 3.1.13 VME 总线接口电路
• 3.1.14 电源控制和电源中断
• 3.2 软件设计
• 3.2.1 启动配置程序
• 3.2.2 汇编、C 语言混合编程
• 3.2.3 驱动程序
• 4 基于FPGA 的多路通道ARINC429 芯片控制逻辑设计
• 4.1 发送协议内核设计
• 4.1.1 发送接口
• 4.1.2 暂存器
• 4.1.3 发射器
• 4.1.4 握手协议
• 4.2 接收协议内核设计
• 4.2.1 接收接口
• 4.2.2 锁存器
• 4.2.3 接收器
• 4.2.4 容错校验
• 4.2.5 握手协议
• 4.3 缓存FIFO 设计
• 4.3.1 地址指针
• 4.3.2 地址比较
• 4.3.3 标志位
• 4.4 控制内核
• 4.4.1 缓存数据操作
• 4.4.2 通道管理与切换
• 4.4.3 地址映射
• 4.5 外部接口
• 4.6 性能分析
• 4.7 仿真验证
• 4.8 FPGA 设计中的几点体会
• 5 主控通信模块在系统里的测试与验证
• 6 总结
• 6.1 技术成果
• 6.2 应用前景
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文