FC-AE-1553桥接芯片研究—协议桥模块的设计

摘要

随着半导体技术和新一代网络传输技术的飞速发展，军用航空电子总线(网络)技术已经跨入了崭新的时代。新一代的航空电子系统中包含了高度综合的传感器、并行处理器和共享存储器，以MIL-STD-1553B为代表的现用的航电数据总线已经不能够满足现在的系统对数据传输的要求。同时，重新制定一种全新的高性能的总线标准又具有成本高、开发周期长的缺陷，因此了解新一代的航空电子网络的需求，对协议标准加以适当的修改作为新一代军用总线成为目前的最佳选择方案。 光纤通道(FiberChannel，简写为FC)作为新一代的航空电子系统通信网络技术，具有传输速度高、延时低、传输距离远和可靠性高等特性，可高达4Gbps的数据传输带宽，并为其上层通信协议提供了一种通用的高速率的数据传输通道。FC-AE-1553(光纤通道.航空电子环境-1553)作为光纤通道上层通信协议之一，对MIL-STD-1553B通信协议具有完全的兼容性，它继承了传统MIL-STD-1553B通信协议的基本特征，实现了向光纤通道链路层的映射，从而扩展了通信网络的结构，提高了网络的通信能力。 要组建基于FC-AE-1553的网络通信系统，必须有基于相应的网络接口设备作为网络的硬件基础设施。本论文结合国内外在FC-AE接口芯片的研发的现状，以现有的FC标准协议族作为基础，以国外试制产品性能指标作为参考，设计出能够实现基本通信功能并对部分高级功能可以提供扩展接口的FC-AE-1553接口控制芯片。本论文的主要目标是实现FC-AE-1553协议桥模块的IP核，以完成双向数据格式映射和协议管理的功能。 本文首先简要分析航空电子总线(网络)协议标准，进而根据实际软硬件开发平台的选择，提出FC-AE-1553接口芯片嵌入式系统开发设计方案，接下来重点分析和讨论协议桥模块IP核的功能设计、仿真，最后给出测试结果及分析。本文成果为FC-AE协议芯片的进一步研究和应用奠定了基础，提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、缩略字表

声明

第一章引言

1.1航空电子技术与航空电子系统

1.2课题研究背景

1.3论文的创新点和内容安排

第二章航空电子总线(网络)协议分析

2.1 MIL-STD-1553B总线协议

2.1.1 MIL-STD-1553B协议概述

2.1.2 MIL-STD-1553B消息格式

2.1.3 MIL-STD-1553B总线特征

2.2光纤通道网络协议分析

2.2.1光纤通道协议层次结构

2.2.2光纤通道的网络拓扑结构

2.3 FC-AE-1553协议分析

2.3.1协议简述

2.3.2 FC-AE-1553数据交换格式

2.3.3从MIL-STD-1553B到FC-AE-1553的数据映射

2.3.4 FC-AE-1553和ML-STD-1553B比较

2.4本章小结

第三章FC-AE-1553桥接芯片系统总体方案设计

3.1系统架构和开发平台

3.2 XILINX公司FPGA嵌入式开发工具与开发流程

3.2.1开发工具

3.2.2开发流程

3.3 FC-AE-1553接口芯片方案设计

3.3.1系统方案设计

3.3.2用户IP核的设计和实现方案

3.3.3 FC-AE-1553协议桥用户IP核

3.3.4 BU-61580芯片的接口IP核

3.3.5不依赖于处理器类型的用户逻辑接口设计特色

3.4本章小结

第四章FC-AE-1553桥接芯片协议桥模块的设计、仿真与调试

4.1协议桥模块概述

4.2协议桥逻辑功能模块划分

4.3协议桥模块用户逻辑的设计

4.3.1 NT管理模块

4.3.2 FC信息单元到1553B消息块的映射处理模块

4.4协议桥模块用户逻辑的仿真与综合

4.4.1 FC信息单元到1553B消息块的映射处理模块功能仿真

4.4.2 NT管理模块功能仿真

4.4.3整体模块功能仿真

4.5协议桥模块接口逻辑的设计

4.5.1寄存器的定义

4.5.2协议桥内部地址分配

4.5.3协议桥模块接口逻辑内部功能子模块划分和设计

4.6协议桥模块接口逻辑的仿真和初步的驱动程序设计

4.6.1 FC信息单元-1553B消息块映射模块接口逻辑的仿真和综合

4.6.2地址译码模块的仿真

4.6.3初步的驱动程序设计

4.7 FC-AE-1553桥接芯片部分模块板上调试

4.7.1调试环境

4.7.2调试试验和结果分析

4.8本章小结

第五章BU-61580芯片接口IP核设计和控制软件简述

5.1 BU-61580芯片功能简述

5.2 BU-61580用户接口IP核的设计

5.3 BU-61580用户接口IP核的功能仿真和逻辑综合

5.4 BU-61580的控制软件设计流程简述

5.5本章小结

第六章总结与展望

6.1全文工作总结

6.2设计与研究过程中的问题与课题展望

致谢

参考文献

附录

个人简历

在研期间参加课题及发表论文