1553B总线接口技术指标要求
基于FPGA的1553B总线接口技术研究与实现
基于FPGA的1553B总线接口技术研究与实现一、引言1553B总线是一种用于军用飞行器、舰船和航天器的数字通信总线，具有高可靠性和抗干扰能力，因此在军事领域中被广泛应用。
在航空航天领域，对1553B总线接口进行研究并实现成为了当务之急。
而采用FPGA技术实现1553B总线接口是一种常见的方法，本文将对基于FPGA的1553B总线接口技术进行研究与实现。
二、1553B总线接口概述1553B总线是一种双绞线物理介质，采用双绞线作为传输介质，具有高抗干扰能力。
1553B总线接口主要分为控制器和远端终端两部分。
控制器负责总线的控制、接收和发送数据，而远端终端则负责数据接收和发送。
1553B总线的协议包括了数据帧、命令帧、状态帧和消息帧等，其数据格式严格按照MIL-STD-1553B标准进行规定。
总线的工作频率通常为1MHz，可以支持多路数据传输和具有高可靠性的数据通信。
三、基于FPGA的1553B总线接口技术研究FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程的逻辑器件，具有高度的灵活性和可编程性，能够快速实现各类数字电路。
基于FPGA技术实现1553B总线接口具有以下优势：1. 灵活性：FPGA可以根据具体的需求进行编程，可以实现不同的1553B总线接口功能；2. 高性能：FPGA具有高度的并行计算能力和处理能力，能够满足1553B总线接口的高速数据传输需求；3. 可扩展性：FPGA具有灵活的硬件资源分配和可扩展的设计结构，方便进行功能扩展和升级。
基于FPGA的1553B总线接口技术研究主要包括了以下几个方面：1. 1553B总线接口协议研究：深入了解1553B总线的协议内容、数据帧格式、时序要求等，为后续FPGA设计提供参考；2. 1553B总线接口硬件设计：设计1553B总线接口的物理层电路、数据链路层电路和控制器电路，满足总线通信的要求；3. 1553B总线接口FPGA编程：将1553B总线接口的协议和硬件设计转化为FPGA可编程的逻辑电路，并进行验证和调试；4. 性能优化：对基于FPGA的1553B总线接口进行性能优化，提高数据传输速率和稳定性。
B-PCIE-1553B数据手册
产品编号：1604007PCIE接口1553B适配卡(B-PCIE-1553B)数据手册目录1板卡概述 (1)1.1板卡简介 (1)1.2功能框图 (1)1.3硬件指标 (1)1.4功能特性 (2)1.5接口特征 (2)1.6软件支持 (3)1.7应用场景 (3)1.8物理与电气特征 (3)1.9环境参数 (3)2.0可靠性指标 (3)2订购信息 (3)1板卡概述1.1板卡简介B-PCIE-1553B为一款半高半长PCIe规格的双通道双冗余的1553B航空电子总线适配卡。
该板卡可根据不同的配置实现多种1553B总线设备或系统的仿真、测试、监控等功能。
该产品提供1~2个双冗余1553B通道，支持单功能/全功能、软件可配置直流或交流耦合、总线信号幅值可配置、电气或协议错误注入、自动总线切换、总线信号波形监控、IRIG-B AC/DC 解码，IRIG-B DC编码等功能。
作为半高半长的PCIE卡，可方便应用于各种带PCIE插槽的PC机、工控机中，尤其适用于半高的机箱中。
1×PCIe总线的高达250MByte的数据传输带宽为1553B总线数据实时传输提供了有效保证，使用上位机软件可实时监控总线数据和总线波形。
该板卡采用基于全硬件实现的智能1553B协议处理器，集成了256MByte的缓存，可与自主研发的测试软件配合，实现实时、同步、精准调度1553B总线消息，实现无损的总线数据缓冲和通讯管理，适用于实验室和外场的仿真、分析和测试等场景。
1.2功能框图图1-1板卡功能框图1.3硬件指标❑PCIe Base Specification1.1(x1lane)，250MB带宽❑双通道双冗余1553B总线接口❑支持1553B物理层信号的硬件编解码❑支持直接耦合或者变压器耦合，硬件可配或者软件重配置❑提供错误注入功能：可注入协议错误或者电气错误❑板载协议处理器，实现1553B协议的功能❑板载大容量缓存DDR3SDRAM，用于总线数据接收和发送缓存❑板上温度传感与过热探测❑支持1553B通道总线信号采集和实时显示❑支持1553B总线信号电平可变，可实现软件配置❑支持IRIG-B DC输入和输出：TTL输入或RS422输入可选❑支持IRIG-B AM输入的硬件解码❑可提供总线阻抗测试❑支持总线数据传输状态指示1.4功能特性❑BC功能特点：主帧及子帧的内容与时序可软件配置消息间隔时间、无响应时间、晚响应时间、消息重试次数均可软件配置可在运行的消息列表中插入非周期性消息根据数据字或状态字实现消息跳转提供自动总线切换功能支持单次和周期性两种运行模式支持软件和外部触发支持错误注入64bits，20ns的时间标签❑RT功能特点：可同时支持31个RT仿真，可编程响应时间和状态字Busy Bit支持所有的1553B模式字代码64位，20ns时间标签支持错误注入和检测❑BM功能特点：可监控全部1553B总线信息支持监控过滤条件，如RT、SA支持硬件或软件触发64位，20ns时间标签1.5接口特征❑前面板接口：SCSI68❑PCIE金手指：x1金手指1.6软件支持❑驱动：Windows XP、Windows 7、Linux、VxWorks 5.5.1、LabView ❑API 文件：Windows XP 和Windows 7、Linux、VxWorks 5.5.1❑测试例程：Windows XP 和Windows 7、Linux、VxWorks 5.5.11.7应用场景❑飞行模拟器❑航电总线测试仿真系统1.8物理与电气特征1.9环境参数2.0可靠性指标2订购信息具体型号产品描述备注交货期B-PCIE-1553B PCIE 规格1553B 适配卡工业级4周内清华仪器Tsinghua Instruments™保留所有权利©2016V1.0。
MIL-STD-1553B(GJB289A)接口板卡
1/2MIL-STD-1553B 总线板卡MIL-STD-1553B （GJB289A ）总线板卡分单功能（1个BC 、 0~31个RT 和1个BM ，当前仅可一种工作模式）和多功能（1个BC 、 0~31个RT 和1个BM ，当前可多工作模式），支持1~4通道选择，功能丰富，使用方便，支持二次开发。
应用场合：应用于MIL-STD-1553B 数据通讯，MIL-STD-1553B 新产品的开发、调试，MIL-STD-1553B 机载设备的测试，以及构建MIL-STD-1553B 仿真模拟测试平台。
技术指标支持多种通用计算机总线平台：USB 、PCI 、CPCI/PXI 、PC104/Plus 、ISA 、以太网、RS422/485 单功能、多功能选择；1、2、3、4通道选择 遵守MIL-STD-1553B /GJB289A-97协议规范 每通道为A 、B 双冗余通道支持直接耦合方式和变压器间接耦合方式 基于1553B FPGA IP 核和DDC61580协议芯片 通讯速率：1Mbps 、4Mbps 32位时标，分辨率1μs支持单条消息的定时发送，分辨率1ms 支持硬件消息条件跳转软件设置帧间隔和消息间隔时间 动态更新BC 消息中的数据字实时读取硬件时标、矢量位硬件自动清除 大容量的数据存储：16M×16bit BC 和RT 支持错误注入(可选) 8路TTL 数字量输入和输出(可选) 4路RS422电平数字量输入输出(可选)支持Windows2K/XP/WIN7；Linux/Vxworks 可定制 驱动程序：提供标准DLL，支持VC 、VB 、Delphi 、 LabVIEW 、CVI 等标准的开发语言平台。
应用程序：提供对应1553B 规格的应用程序及VC 源代码，实现大多数应用所需的通讯操作功能。
如果用户购买的是多功能卡，则可轻松实现1553B 总线仿真。
技术规格注：S：单功能，M：多功能R：后出线V：版本号2/2。
1553B规范(中文)
3.11 异步操作 asynchronous operation...................................................................6
3.12 动态总线控制 dynamic bus control................................................................6
4.4.4 总线监控器操作.............................................................................................26
4.5
硬件特性.................................................................................................................27
43354状态字复位为使总线控制器获得远程终端的最后状态信息状态字中除远程终端地址字段外的其余位在远程终端接收到一有效指令后除发送上一状态字发送上一指令字两条方式指令外都应置为逻辑0如果引起状态字中的某些位如终端标志位服务请求位子系统标志位被置位的条件继续存在那么状态字中的这些位应再次置位
MIL-STD-1553B 数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线简介
4.4
终端操作.................................................................................................................24
4.4.1 公共操作.........................................................................................................24
B-PCIE-1553B数据手册
产品编号：1604007PCIE接口1553B适配卡(B-PCIE-1553B)数据手册目录1板卡概述 (1)1.1板卡简介 (1)1.2功能框图 (1)1.3硬件指标 (1)1.4功能特性 (2)1.5接口特征 (2)1.6软件支持 (3)1.7应用场景 (3)1.8物理与电气特征 (3)1.9环境参数 (3)2.0可靠性指标 (3)2订购信息 (3)1板卡概述1.1板卡简介B-PCIE-1553B为一款半高半长PCIe规格的双通道双冗余的1553B航空电子总线适配卡。
该板卡可根据不同的配置实现多种1553B总线设备或系统的仿真、测试、监控等功能。
该产品提供1~2个双冗余1553B通道，支持单功能/全功能、软件可配置直流或交流耦合、总线信号幅值可配置、电气或协议错误注入、自动总线切换、总线信号波形监控、IRIG-B AC/DC 解码，IRIG-B DC编码等功能。
作为半高半长的PCIE卡，可方便应用于各种带PCIE插槽的PC机、工控机中，尤其适用于半高的机箱中。
1×PCIe总线的高达250MByte的数据传输带宽为1553B总线数据实时传输提供了有效保证，使用上位机软件可实时监控总线数据和总线波形。
该板卡采用基于全硬件实现的智能1553B协议处理器，集成了256MByte的缓存，可与自主研发的测试软件配合，实现实时、同步、精准调度1553B总线消息，实现无损的总线数据缓冲和通讯管理，适用于实验室和外场的仿真、分析和测试等场景。
1.2功能框图图1-1板卡功能框图1.3硬件指标❑PCIe Base Specification1.1(x1lane)，250MB带宽❑双通道双冗余1553B总线接口❑支持1553B物理层信号的硬件编解码❑支持直接耦合或者变压器耦合，硬件可配或者软件重配置❑提供错误注入功能：可注入协议错误或者电气错误❑板载协议处理器，实现1553B协议的功能❑板载大容量缓存DDR3SDRAM，用于总线数据接收和发送缓存❑板上温度传感与过热探测❑支持1553B通道总线信号采集和实时显示❑支持1553B总线信号电平可变，可实现软件配置❑支持IRIG-B DC输入和输出：TTL输入或RS422输入可选❑支持IRIG-B AM输入的硬件解码❑可提供总线阻抗测试❑支持总线数据传输状态指示1.4功能特性❑BC功能特点：主帧及子帧的内容与时序可软件配置消息间隔时间、无响应时间、晚响应时间、消息重试次数均可软件配置可在运行的消息列表中插入非周期性消息根据数据字或状态字实现消息跳转提供自动总线切换功能支持单次和周期性两种运行模式支持软件和外部触发支持错误注入64bits，20ns的时间标签❑RT功能特点：可同时支持31个RT仿真，可编程响应时间和状态字Busy Bit支持所有的1553B模式字代码64位，20ns时间标签支持错误注入和检测❑BM功能特点：可监控全部1553B总线信息支持监控过滤条件，如RT、SA支持硬件或软件触发64位，20ns时间标签1.5接口特征❑前面板接口：SCSI68❑PCIE金手指：x1金手指1.6软件支持❑驱动：Windows XP、Windows 7、Linux、VxWorks 5.5.1、LabView ❑API 文件：Windows XP 和Windows 7、Linux、VxWorks 5.5.1❑测试例程：Windows XP 和Windows 7、Linux、VxWorks 5.5.11.7应用场景❑飞行模拟器❑航电总线测试仿真系统1.8物理与电气特征1.9环境参数2.0可靠性指标2订购信息具体型号产品描述备注交货期B-PCIE-1553B PCIE 规格1553B 适配卡工业级4周内清华仪器Tsinghua Instruments™保留所有权利©2016V1.0。
EMBC1000-USB1553B-1 USB 接口 1553B 测试模块 使用说明书
EMBC1000-USB1553B-1 USB接口1553B测试模块使用说明书版本：V2.0珠海欧比特控制工程股份有限公司地址:广东省珠海市唐家东岸白沙路1号欧比特科技园邮编:519080 电话*************传真*************网址:前 言感谢您选择了珠海欧比特控制工程股份有限公司的产品：USB接口1553B测试模块，型号EMBC1000-USB1553B-1。
为了使您能尽快熟练地使用EMBC1000-USB1553B-1产品，随产品配备了内容详细的使用说明书，在您第一次安装和使用本产品时，请务必仔细阅读随产品配备光盘里的相关资料。
注：在使用本产品之前必须安装两个驱动，驱动程序在光盘的“:\DRIVER”文件夹下，详细的说明请参阅3.2章节。
本使用说明书中如有错误和疏漏之处，热切欢迎您的指正。
珠海欧比特控制工程股份有限公司- i -目录第一章概述 (1)1.1关于EMBC1000-USB1553B-1 (1)1.2应用 (2)1.3特点 (3)1.4建议的计算机配置 (4)1.5光盘资源 (5)1.6注意事项 (6)第二章 1553B总线网络 (7)2.1接口定义 (7)2.21553B电缆和连接器 (9)2.31553B网络 (10)第三章模块的安装 (11)3.1硬件安装 (11)3.2软件驱动安装 (11)3.3应用软件安装 (15)第四章应用软件操作 (21)4.1BC模式 (22)4.1.1 创建消息 (23)4.1.2 用创建好的消息组建帧 (24)4.1.2 BC参数设置 (25)4.1.3 BC运行 (26)4.2RT接收模式 (26)4.2.1 RT设置 (27)4.2.3 RT运行 (28)4.3RT发送模式 (29)4.3.1 RT设置 (29)4.3.2 RT消息设置 (30)4.3.3 RT运行 (31)4.4BM模式 (32)4.4.1 BM过滤选择 (33)4.4.2 BM参数设置 (33)4.4.3 BM运行 (34)第五章固件升级软件 (36)第六章开发应用软件 (37)6.1API库 (37)6.2函数说明 (38)6.3示例程序 (42)第七章产品维护和故障检修 (43)珠海欧比特控制工程股份有限公司- ii -7.1维护 (43)7.2故障检修 (43)附录A 产品装箱清单 (44)附录B 产品订购信息 (45)附录C 1553B总线介绍 (46)珠海欧比特控制工程股份有限公司- iii -第一章 概述1.1 关于EMBC1000-USB1553B-1图 1-1 EMBC1000-USB1553B-1模块实物图EMBC1000-USB1553B-1是一款基于USB接口形式的、具有标准MIL-STD-1553B 总线数据接口的模块，能让计算机方便的连接到MIL-STD-1553B总线上，实现MIL-STD-1553B总线协议的通讯模块，可广泛应用于航空电子中的系统、设备的搭建、维护、测试及故障检修等工作；同时，该模块也可为科研机构和高校开发、应用MIL-STD-1553B总线提供测试。
航空总线1553b专业技术
MIL-STD-1５53B总线系统搭建指导文章来源:西安凯锐测控科技有限公司梁富森1.1５53Ｂ总线协议1.11553Ｂ总线介绍ﻩMIL-STD－15５3B（ＧJＢ289A）是一种应用于机载电子设备间通信的共享式总线通信协议,以总线式拓扑结构连接最多31个终端设备互联，传输速率为１Mbｐs，在航空电子总线网络中占有重要地位，在舰船、坦克、导弹及卫星等运动平台上也有广泛的应用。
基本的1５５3B总线拓扑图如图1所示，各个1５５3B终端都是通过短截线连接到总线上，总线的两端必须连接总线匹配电阻。
图1 １５５3B总线基本拓扑图1５５3B总线使用屏蔽双绞线作为传输介质，互连线由主电缆和短截线组成。
主电缆的最长长度一般不超过100米,两端使用与其传输阻抗匹配的总线终端电阻进行端接（如RＴ500078)。
如果主电缆的长度过长,需要考虑传输延时和传输线的影响，1米的电缆的信号传输延时为5.３纳秒。
例如,主电缆的长度为3０0米，则信号在主电缆上的最大传输延时约为1.6微秒。
1５5３B总线消息从BC 端传输到RT端需要1．6微秒的传输延时，响应的状态字从RT端到BC端也需要1.6微秒的传输延时。
响应时间就增加了3．2微秒的传输延时，因此，BC 端增加4微秒的最大响应时间（由1553B协议中规定的１4微秒增加到18微秒)。
短截线是将1553B终端设备连接到主电缆的电缆。
短截线的最大长度取决于它与主总线的连接方式,在直接耦合方式下，短截线长度不超过0.３米;在间接耦合方式下，短截线的长度不超过6米。
１.2间接耦合ﻩ间接耦合，又称变压器耦合。
间接耦合是指终端通过一个次级隔离变压器(如ＤBP20０10）连接到主电缆上，隔离变压器位于终端设备的外部，主电线两端通过阻值等于电缆特征阻抗的电阻与耦合变压器相连，以确保传输线不匹配造成的反射最小。
间接耦合与直接耦合相比，具有较好的电气隔离、阻抗匹配和较高的噪声抑制性能，电气隔离避免了终端故障或者短截线阻抗失配对主总线的影响，在实际的应用中应优先选择变压器耦合方式。
高速1553B总线接口的设计及实现
ｂｕｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＢＣ），ｒｅｍｏｔｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ（ＲＴ）ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｍｏｄｕｌｅｓ，ｇｉｖｅ ｔｈｅ ｌｏｇｉｃａｌ ｄｉａｇｒａｍ，
ｐｏｒｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｓｕｂ·ｍｏｄｕｌｅｓ．
Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ １ ５５３Ｂ ｂｕｓ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｈａｓ ｌｏｔｓ ｏｆ ｍｅｒｉｔｓ ｏｆ
本文在深入研究Ｍ几．ＳＴＤ．１５５３Ｂ协议ＧＪＢ２８９Ａ－９７标准，Ｍ几．ＨＤＢＫ．１５５３Ａ 及ＧＪＢ／Ｚ２０９．２００２应用手册，国外主流芯片设计和使用手册的基础上；确定整体 架构，模块划分；完成各子模块的正向设计和仿真验证，最后在ＦＰＧＡ上通过板 级调试。本文重点介绍曼彻斯特编解码器、总线控制器（ＢＣ）、远程终端（ＲＴ） 和其它模块的设计，详细给出各模块的逻辑框图、端口信息、仿真结果。
第一章绪论
第一章绪论
１５５３Ｂ总线全称为数字时分命令／响应型多路传输数据总线【１１。Ｍ几．ＳＴＤ．１５５３Ｂ 总线原本是美军航空电子综合系统的专用总线，各种航电系统通过该总线完成信 息传输，随着其不断的发展在航空、航天、航海和民用领域都得到广泛的使用【２１。
本章将对１５５３Ｂ总线国内外发展历程、论文研究意义、论文内容安排进行介 绍。
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｍ也－ＳＴＤ一１ ５５３Ｂ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ａｎｄ ＧＪ－Ｂ２８９Ａ·９７ ｓｔａｎｄａｒｄ， Ｍ几－ＨＤＢＫ一１ ５５３Ａ ａｎｄ ＧＪＢ／Ｚ２０９—２００２ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｈａｎｄｂｏｏＬ ｄｅｓｉｇｎｅｒ ａｎｄ ｕｓｅｒ
ｍａｎｕａｌ ｏｆ ｆｏｒｅｉｇｎ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｃｈｉｐ．Ｔｈｅｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍｏｄｕｌｅ
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1553B总线接口技术指标要求
名称：1553B总线接口 1套
配件及技术指标要求：
1、1553B PCMCIA接口（配相应的连接器） 2个，接口生产厂家：CONDOR公司；
2、1553B PCI接口（配连接器和便携工业级运行平台） 2个，生产厂家：CONDOR公司；
3、支持运行平台：Windows XP/Windows 7，提供Windows XP和Windows 7平台下的驱动程序和API；
4、支持开发语言和工具：VC++，VB，C++ Builder，LabWindows/CVI；
5、接口型号要求： PCMCIA接口为WCN-1553-022（PCMCIA-1553-M），PCI接口为WCN-1553-402（QPCIX-1553-MW）；
6、指标参数要求：
1)能模拟BC、BM和31 个RT功能，每条总线都有一兆字节的共享内存，支持
GJB289A-97标准；
2)BC功能发送周期消息和非周期消息和突发事件消息；
3)RT的每个子地址能定义1024个不同的消息；
4)BC和RT具有错误注人和检测功能，能注入非法的同步头、非法的奇偶校验位、改
变比特位个数等错误故障现象；
5)BM能100%对总线进行实时监控，能捕捉特定的数据或者事件，可通过I/O口输出
特定捕捉到的触发信号；
6)每条总线拥有各自1M的共享RAM；
7)支持“1553B总线协议协议自动解析和仿真测试工具V1.3”；
8)运行平台处理器性能优于P4 2.8G，内存大于或等于 2GB，支持操作系统Windows XP
或Windows7；硬盘为SATA接口，容量大于或等于500G（最大支持500G SATA硬盘）；
9)运行平台具有4个或以上内部PCI扩展槽，支持MIL-STD-1553B、ARINC429、AFDX、
CAN、RS422、RS232、1394a/b等总线，USB2.0接口大于或等于2个，一个以太网
口，显示器大于14寸、16:10 WXGA TFT LCD显示器、最佳分辨率1440 x 900；符
合MIL-STD-810F振动、冲击和温度要求，可选择配置总线类型、通道数量，用于
总线模块验证测试、总线软件验证测试、故障定位分析。
用户可以在该平台上进行
二次开发等。
10)运行平台电源220 VAC或28DVC；
11)运行平台工作温度(0-50摄氏度）。
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