GJB289A Bus SoC Chip'e Dayalı 1553 Modülünün Tasarımı ve Uygulanması
Liu Hang1,2, Zhao Chuan3, Kou Xuefeng4, Li Bo3
(1. Xi'an Havacılık Hesaplama Teknolojisi Enstitüsü, AVIC, Xi'an 710068, Shaanxi;
2. Havacılık Teknolojisi Entegre Devre ve Mikrosistem Tasarımı Anahtar Laboratuvarı, Xi'an 710068, Shaanxi;
3. Xi'an Xiangteng Microelectronics Technology Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 710068; 4. AVIC Shaanxi Baocheng Aviation Instrument Co., Ltd., Baoji, Shaanxi 721006)
Geleneksel 1553 modülü esas olarak DIP kapsüllü protokol işlemci, zamanlayıcı ve alıcı-verici tasarımını benimser PCB kartı büyük ağırlığa, yüksek güç tüketimine, zayıf güvenilirliğe ve bakıma sahiptir ve yeni silahların ve ekipmanların "küçük, düşük, hafif" gereksinimlerini karşılamak zordur. Otonom ileri yüksek hızlı GJB289A veri yolu (1 ~ 10 Mb / sn) SoC yongasına dayalı bir 1553 modül tasarım şeması önerildi ve GJB289A veri yolu SoC yongasına dayalı 1553 modülünün tasarımı ve uygulaması donanım ve yazılım tasarımından açıklandı. Bu modülün teknik avantajları önerilmiştir. Bu modül, GJB289A veriyolunda BC ve RT işlevlerini gerçekleştiren entegre terminal SoC yongasına sahip bir GJB289A veri yolu iletişim cihazıdır. Modül düşük güç tüketimine, istikrarlı ve güvenilir performansa ve fonksiyonlara, güçlü taşınabilirliğe, yüksek entegrasyona ve yüksek olgunluğa sahiptir.Havadan aviyonik sistemin veriyolu tasarım gereksinimlerini karşılar ve birçok projede başarıyla kullanılmıştır.
TN495; V243.1
Belge tanımlama kodu: Bir
DOI: 10.16157 / j.issn.0258-7998.2016.07.042
Çince alıntı biçimi: Liu Hang, Zhao Chuan, Kou Xuefeng ve diğerleri.GJB289A veriyolu SoC yongasına dayalı 1553 modülünün tasarımı ve uygulaması.Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2016, 42 (7): 167-170.
İngilizce alıntı biçimi: Liu Hang, Zhao Chuan, Kou Xuefeng ve diğerleri.GJB289A veri yolu sistemi SoC yongasına dayalı 1553 modülünün tasarımı ve gerçekleştirilmesi.Elektronik Tekniğin Uygulanması, 2016, 42 (7): 167-170.
0 Genel Bakış
Bu makale, HKS1553BCRT yongasına dayalı bir 1553 (Çoklu Veri Yolu Arabirimi) modül tasarımı ve uygulama şeması önermektedir; bu, geleneksel GJB289A veri yolu modülü şemasında, özellikle de havadaki ekipman arttığında, donanımdaki devre tasarımı cihaz seçiminin yüksek dağılımını iyi bir şekilde çözebilir. Tasarım, büyük pano alanı, yüksek güç tüketimi, düşük güvenilirlik ve düşük zeka gerektirir. Böylece, Çin'in aviyonik sisteminin geliştirilmesi ve bağımsız araştırılması için geniş kapsamlı bir öneme sahip olan GJB289A otobüs ekipmanı üzerindeki yabancı tekeli kırdı.
Kendi geliştirdiği GJB289A veri yolu SoC (Yonga Üzerinde Sistem) yongasına dayanan HKS1553BCRT yongası, 1553 modül tasarımının çekirdek aygıtında kullanılan bir mikroişlemci, GJB289A veri yolu protokol işlemcisi ve birden çok çevre birimi kaynağını entegre eden bir yonga sistemidir. Bu çip, çeşitli GJB289A veriyolu arayüz modüllerinde kullanılabilen akıllı, genelleştirilmiş ve minyatürleştirilmiş bir iletişim işleme çipidir.
11553 modül tasarımı
Bu modül, GJB289A tarafından belirtilen veri yolu denetleyicisi (BC), uzak terminal (RT) ve veri yolu monitörü (BM) işlevlerini gerçekleştirmek için HKS1553BCRT'ye dayalı olarak tasarlanmıştır. Modül, gerçek zamanlı saat, zaman aralığı zamanlayıcısı ve bekçi uygulaması zamanlayıcısının işlevlerini tamamlamak için bir zamanlama kontrol modülünü entegre eder Çip, çift bağlantı noktalı rasgele erişim belleği ve statik rasgele erişim belleğini birleştirir Statik rasgele erişimli bellek, çip mikro işlemcisi ve protokol işlemcisi tarafından kullanılır. 1553 modülünü ve ana bilgisayar veri etkileşim işlevini tamamlamak için çift bağlantı noktalı belleğe sahip ana bilgisayar arabirimi sağlayın.
1.1 Donanım tasarımı
Modülün donanımı, bağımsız fikri mülkiyet hakları ve yardımcı devre tasarımı ile HKS1553BCRT yongasını benimser.Mimari tasarımı esnektir.Konektör arayüzü, farklı fonksiyonel gereksinimleri karşılamak ve çok işlevli ve düşük maliyetli modül tasarımını gerçekleştirmek için değiştirilebilir. Bu modül esas olarak PCI arayüzünü benimser. 1553 modülünün ana işlevsel birimleri: HKS1553BCRT yongası, GJB289A veriyolu alıcı-verici devresi, saat devresi, güç dönüştürme devresi, sıfırlama devresi, seri arabirim devresi, ana bilgisayar arabirim devresi, JTAG arabirim devresi. Donanım mimarisi Şekil 1'de gösterilmektedir.
1.1.1 GJB289A veri yolu alıcı-verici devresi
HKS1553BCRT yongası, GJB289A veriyolu veri iletimini ve alımını bir veriyolu alıcı vericisi ve bir transformatör aracılığıyla gerçekleştiren çift yedekli bir GJB289A veri yolu arabirimi sağlar. Tasarım sırasında, trafo birleştirme yöntemi ile veriyoluna bağlanan yüksek hızlı bir alıcı-verici kullanmak gereklidir.Yolu alıcı-vericisi, kendi geliştirdiği HKA32201 alıcı-vericiyi benimser. Şekil 2, transformatör kuplaj modunun bağlantı devre şemasını göstermektedir.
1.1.2 Saat devresi
1553 modülünde saati kullanması gereken devreler şunlardır: HKS1553BCRT yongası, GJB289A veri yolu protokol işlemcisi, UART arayüzü. Bunlar arasında, HKS1553BCRT yongasının sistem saati 33 MHz'dir ve dahili frekans, ARM7TDMI işlemci çekirdeğini sağlamak için iki katına çıkarılır. GJB289A veri yolu protokol işlemci saati 12 MHz'dir ve GJB289A veri yolu iletim saati N ile çarpılır (N, 1 ile 10 arasında bir tam sayıdır) Maksimum aktarım hızı 10 Mb / s'ye ulaşabilir ve UART çalışma saati 3.6864 MHz'dir.
1.1.3 Güç dönüştürme devresi
1553 modülü +5 V güç kaynağı kullanır ve modüle PCI arabirimi üzerinden girer.Modülün çalışması için +3,3 V, +2,5 V ve +1,8 V gerekir. HKS1553BCRT yongası +3,3 V + 1,8 V kullanır ve köprü protokol yongası PCI9056 +3,3 V kullanır ve +2,5 V, TI'nin TPS75733, TPS75725 ve TPS75718 güç dönüştürücülerini kullanarak. Bu tip güç dönüştürücünün giriş voltajı 0 ~ + 6 V, çıkış voltajı +3,3 V, +2,5 V veya +1,8 V olarak sabitlenir ve maksimum çıkış akımı 3 A'dır.
1.1.4 Ana Bilgisayar Arayüzü
HKS1553BCRT yongası, sırasıyla LBE veriyolu, VME veriyolu, PCI veriyolu (PLX9054 / PCI9056 köprüsü üzerinden), PCI-Express veri yolu erişimini (PEX8311 köprüsü üzerinden) destekleyen arabirim modu seçimi sağlar, bu modül PCI arabirimini benimser. Ana bilgisayar arabirimi bir PCI arabirimi olduğunda, PCI9056 köprüsü seçilirse Hazır # sinyalinin 470 çekme direnci kullanması gerekir. PCI veri yolu tasarımı, PCI belirtim gereksinimlerini karşılamalıdır. LBE ve VME veri yolu düzeyi özelliklerine dikkat edin.
1.2 Yazılım tasarımı
Bu modül tarafından tasarlanan yazılım, sisteme, iletim katmanı yazılımı (bundan böyle "SOC_289A_TRAN" olarak anılacaktır), sürücü katmanı yazılımı (bundan böyle "SOC_289A_DRV" olarak anılacaktır) ve uygulama katmanı yazılımına (kullanıcılar tarafından) bölünebilen 2 Mb / s GJB289A veri yolu veri iletişim işlevi sağlar. Sistem gereksinimlerine göre geliştirin). Bunların arasında, SOC_289A_TRAN yazılımı 1553 Flash'ta bulunur ve GJB289A veriyolunda veri iletimini gerçekleştirmek için güç verildikten sonra otomatik olarak yükler ve çalışır. SOC_289A_DRV, ana bilgisayar ile hedef arasındaki GJB289A veriyolu veri iletişimini tamamlamak için sistemin bir kontrol 1553 arayüzü ve bir veri alıcı-verici arayüzü sağlar. 1553 modül yazılımı arasındaki çağrı ilişkisi Şekil 3'te gösterilmektedir.
1.2.1 İletim yazılımı
SOC_289A_TRAN yazılımı, hedef makinenin Flash'ında katılaştırılır.Sistem açıldıktan sonra, SoC yongası, aktarım yazılımını Flash yongasından otomatik olarak yükleyecek ve alt sistem ana bilgisayarının komut kelimelerini çalıştıracak, sorgulayacak ve elde edecek, komut kelimelerinin kodunu çözecek ve karşılık gelen komutların gerektirdiği işlevleri tamamlayacaktır. Dahil olanlar: 1553 ürün başlangıç modülü, ana bilgisayar komut yanıt modülü, kesinti işleme modülü. İletim yazılımının kısa yapı şeması Şekil 4'te gösterilmektedir.
1.2.2 Sürücü Yazılımı
Uygulama yazılımı ve sistem donanım kaynaklarının orta katmanı olan SOC_289A_DRV yazılımı, 1553 kontrol ve veri yolu iletişim işlevlerini tamamlamak için sistem uygulama yazılımı tarafından çağrılır. Dahil olanlar: 1553 kontrol fonksiyonu, zamanlama kontrol fonksiyonu, mesaj kontrol fonksiyonu, sistem kontrol fonksiyonu, kesinti kontrol fonksiyonu, 1553 depolama erişim fonksiyonu, 1553 ana bilgisayar arayüzü yapılandırma fonksiyonu. Arayüz yapı şeması Şekil 5'te gösterilmektedir.
2 Tasarım doğrulama
HKS1553BCRT yongasına dayalı 1553 modülü, protokol uygunluğu doğrulaması, elektriksel özellik doğrulaması ve çevre doğrulaması dahil olmak üzere tam ve kapsamlı bir şekilde onaylanmıştır.
Protokol uygunluğu doğrulamasında, bir terminal geçerliliği (VTP Validation test planı) doğrulama platformu oluşturulur ve terminalin geçerliliğini doğrulamak için platformla işbirliği yapmak için doğrulama yazılımı geliştirilir. Doğrulama yöntemi şöyledir: komut yanıt testi, terminalin tüm yasal komutlara doğru yanıtlar vermesini gerektirir; geçerli komut kelimelerinin aralık süresi, süre 7.0 s'yi aştığında 2.0 s ~ 6.0 s'dir, yanıt zaman aşımı yapılmamalıdır.
Elektriksel özelliklerin doğrulanmasında, bir elektriksel karakteristik geçerlilik (Kabul Test Planı, ATP) doğrulama platformu oluşturulmuş ve elektriksel özelliklerin geçerliliğini doğrulamak için platform ile işbirliği yapmak üzere doğrulama yazılımı geliştirilmiştir.
Bu modül ürünü için çevresel test sıcaklığı -55 + 70 şeklindedir.
HKS1553B yongasına dayalı 1553 modülü, protokol uygunluğu doğrulaması, elektriksel özellik doğrulaması ve çevresel doğrulamadan sonra sistem gereksinimlerini karşılar.Modülün doğrulama göstergeleri Tablo 1'de gösterilmiştir.
3 Teknik avantajlar
Bu modülde kullanılan HKS1553BCRT yongası, 1 ~ 10 Mb / sn yapılandırılabilir veri yolu hızını destekler Bu modülün uygulaması, havacılık alanında yüksek hızlı GJB289A veri yolunun başarılı bir şekilde uygulanması için teknik destek sağlar. 1553 modülünün yazılım ve donanım çözümleri, tamamen bağımsız fikri mülkiyet haklarına sahip, tamamen bağımsız ileri tasarıma sahip olup, hava alanındaki verimli veri yolu planlama stratejileri için uygundur (ISBC protokolüne ve veri yolu iletişim yapılandırma tablosu optimizasyon algoritmasına dayalı veri yolu kontrol teknolojisi), bazı göstergeler Yurtiçi ve yurtdışındaki benzer teknolojilerden üstündür ve genel teknik seviye, bu alanda yurt içinde liderdir ve uluslararası ileri seviyeye ulaşır. Özel karşılaştırma sonuçları için Tablo 2'ye bakın.
4 özet
Bu makale, GJB289A veri yolu SoC yongasına dayalı bir 1553 modül tasarımı ve uygulama planı önermektedir.Modül tasarım planı GJB289A veri yolu SoC yongasını kullanır.Bu yonga, veri güvenilirliğini büyük ölçüde artıran bir işlemci ve protokol işlemcisini birleştirir. Çözüm, sistemin minyatürleştirilmesi, güç tüketimi, maliyet, alan ve hacimde büyük avantajlara sahiptir ve GJB289A veri yolu modülü devre tasarımı için yeni nesil aviyonik sistemin gereksinimlerini karşılar. Şu anda, 1553 modülü belirli bir tür görev uçağına başarıyla uygulandı ve ilk uçuşunu tüm uçakla tamamladı ve çeşitli test doğrulamalarını geçti. Bu makale, sonraki GJB289A veri yolu sistemi uygulaması için önemli referans değeri sağlayan GJB289A veri yolu SoC yongasına dayalı 1553 modülünün tasarım yöntemini önermektedir.
Referanslar
Tian Ze, Han Wei, Zhao Qiang, vb. 1553B veri yolu arayüzü SoC tasarımı ve uygulaması Havacılık Hesaplama Teknolojisi, 2008 (9): 15-21.
MIL-STD-1553. Protokol Tutoria. Conder Engineering, Inc. 2004.
PCI Özel İlgi grubu PCI yerel veri yolu belirtimi, Taslak Revizyon 2.2.1998.
Guo Zeren. 1553B veri yolu sistemi optimizasyonu ve güvenilirlik tasarımı. Shandong University of Technology Dergisi (Natural Science Edition), 2008, 22 (1): 67-70.
Lei Yong, Wu Yong, Pan Li. USB tabanlı 1553B veri yolu evrensel arabirimi üzerine araştırma. Bilgisayar Ölçümü ve Kontrolü, 2010, 18 (4): 861-864.
Zhao Yueqin. BU-61580'e dayalı gömülü 1553B terminalinin tasarımı. Havacılık Silahları, 2004 (4): 28-31.
Wang Xuebao, Huang Zhili, Zhu Yong. ARM tabanlı akıllı 1553 iletişim modülünün tasarımı Mikrobilgisayar Bilgileri, 2010 (8): 117-119.
Song Xiaoqing, Xiong Quanqian. 1553B veriyolunun bilgi aktarımı planlama stratejisi. Zırhlı Kuvvetler Mühendisliği Akademisi Dergisi, 2010 (1): 58-62.
