CN103530263B - 基于fpga/mcu结构的1553b远程终端装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置，其包括1553B协议芯片、主处理器、辅助控制器和数据存储单元，所述1553B协议芯片用于按照1553B总线协议完成字与消息的处理，并与1553B总线进行数据交换;所述主处理器用于设置所述1553B协议芯片的工作模式以及初始化配置，并控制所述辅助控制器；所述辅助控制器对1553B协议芯片进行访问控制权切换以及直接存储器存取；所述数据存储单元存储辅助控制器获取的1553B总线数据。本发明充分利用了MCU设计成熟和FPGA处理速率高、使用灵活的优点，缩短了开发周期，降低了新产品的开发周期和成本;本发明用FPGA实现了1553B协议芯片的16位工作模式以及流水读访问，提高了1553B远程终端装置的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及远程终端技术，尤其涉及一种基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置。
背景技术
20世纪70年代，美国为适应飞机发展而提出了一种内部电子系统联网标准，即MIL-STD-1553B数据总线标准。由于可靠性高、使用灵活、易于扩展等优点，1553B总线得到了广泛的应用。目前，1553B总线技术已经十分成熟，并成功应用于航天、航空等领域。
1553B远程终端系统一般使用8位单片机实现，8位单片机具有操作简单、价格便宜等特点。但是，由于8位单片机只能对1553B芯片进行8位模式的读写访问，处理效率较低。而且，在1553B协议芯片的8位模式下读取寄存器需要进行预读，单片机每读一个寄存器都要增加一个预读操作，开销较大，进一步限制了1553B远程终端系统的处理效率。由于上述原因，传统的单片机控制模式的1553B远程终端装置处理能力较低，应用受限。
发明内容
本发明提供了一种基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置，其包括1553B协议芯片、主处理器、辅助控制器和数据存储单元，
其中，所述1553B协议芯片与1553B总线连接，所述1553B协议芯片用于按照1553B总线协议完成字与消息的处理，并与1553B总线进行数据交换;
所述主处理器用于设置所述1553B协议芯片的工作模式以及初始化配置，并控制所述辅助控制器对1553B协议芯片访问控制权的切换；
所述辅助控制器将1553B协议芯片访问控制权在所述辅助控制器与主处理器之间切换，并通过对1553B协议芯片的访问获取1553B总线数据；
所述数据存储单元存储辅助控制器获取的1553B总线数据。
较佳地，所述辅助控制器包括协处理模块、访问控制权切换模块和直接存储器存取模块；
所述协处理模块接收所述主处理器的内部指令，并根据指令的要求控制访问所述控制权切换模块对所述1553B协议芯片的访问控制权进行切换，并控制所述直接存储器存储模块实施直接存储器存取处理；待所述直接存储器存取处理结束后，所述协处理模块控制访问所述控制权切换模块将1553B协议芯片的访问控制权切回，并以中断的方式通知主处理器2收回1553B协议芯片1的访问控制权。
较佳地，所述主处理器为单片机，辅助控制器为FPGA。
较佳地，所述1553B协议芯片工作在8位模式时，所述辅助控制器FPGA以流水读的方式对其访问。
较佳地，所述主处理器MCU为8位工作模式，辅助控制器FPGA进行模式转换和匹配完成1553B协议芯片的16位工作模式。
较佳地，所述1553B与1553B总线进行数据交换的过程包括：接收到的总线数据存储在接收或广播子地址对应的数据缓冲区同时产生中断信号，或者从发送子地址对应的数据缓冲区读取数据发送到总线上。
较佳地，所述主处理器还完成对所述1553B协议芯片的运行状态进行监控。
较佳地，所述初始化配置包括：初始化相应子地址的查询表及子地址控制字、处理1553B中断事务。
较佳地，还包括一晶振，所述晶振用于产生1553B协议芯片1、主处理器MCU2、辅助控制器3和数据存储单元4工作所需时钟脉冲。
本发明通过使用单片机（MCU）与FPGA协同工作的方式实现1553B远程终端控制，单片机（MCU）控制1553B协议芯片完成与1553B总线的通信，FPGA实现对1553B协议芯片的直接存储器存取，所以，本发明在成熟应用的基础上，充分利用了MCU和FPGA的优点，降低了新产品的开发周期和成本;同时本发明通过使用FPGA，实现了1553B协议的16位工作模式和8位工作模式下的流水读访问模式，极大的提高了1553B远程终端装置的工作效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1是本发明基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置的结构示意图。
具体实施例
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置，其包括1553B协议芯片1、主处理器2、辅助控制器3和数据存储单元4，
其中，1553B协议芯1片与1553B总线连接，1553B协议芯片1用于按照1553B总线协议完成字与消息的处理，并与1553B总线进行数据交换;
主处理器2用于设置1553B协议芯片1的工作模式以及初始化配置，并控制所述辅助控制器对1553B协议芯片1访问控制权的切换；
辅助控制器3将1553B协议芯片1访问控制权在辅助控制器3与主处理器2之间切换，并通过对1553B协议芯片1的访问获取1553B总线数据；
数据存储单元4存储辅助控制器获取的1553B总线数据。
其中所述1553B协议芯片1按照1553B总线协议完成字和消息的处理，还根据主处理器（MCU）2的设置将接收到的总线数据存储在接收或广播子地址对应的数据缓冲区同时产生中断信号，或者从发送子地址对应的数据缓冲区读取数据发送到总线上。所述主处理器（MCU）2负责设置1553B协议芯片1的工作模式、初始化相应子地址的查询表及子地址控制字、处理1553B中断事务，启动辅助控制器3的直接存储器存取模式，交出和收回1553B协议芯片1的访问控制权。
辅助控制器3在主处理器（MCU）2的控制下，实现对1553B协议芯片1访问控制权的切换以及直接存储器存取，并将读取的数据存放在所述的数据存储单元4中。具体的，所述辅助控制器3包括协处理模块31、访问控制权切换模块32和直接存储器存取模块33，所述协处理模块31接收主处理器（MCU）2的内部指令，并根据指令的要求控制访问控制权切换模块32对1553B协议芯片1的访问控制权进行切换、控制直接存储器存储模块33实施直接存储器存取处理。待直接存储器存取处理结束后，协处理模块31控制访问控制权切换模块32将1553B协议芯片1的访问控制权切回，并以中断的方式通知主处理器（MCU）2收回1553B协议芯片1的访问控制权。
所述访问控制权切换模块32在初始化时将1553B协议芯片1的访问控制权交予主处理器（MCU）2，并在协处理模块31的控制下将1553B协议芯片1的访问控制权切换给直接存储器存取模块33或者主处理器（MCU）2。所述直接存储器存取模块33在协处理模块31的控制下被授予1553B协议芯片1的访问控制权，直接访问1553B协议芯片1，获取1553B总线数据并存储到数据存储单元中，在读取了指定长度的数据量后终止访问同时通知协处理模块31。
实施例二
本实施例提供了基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置的具体工作流程如下：
上电后，访问控制权切换模块32将1553B协议芯片1的访问控制权交予主处理器（MCU）2，主处理器（MCU）2对1553B协议芯片1进行初始化配置和运行状态的监控。当1553B协议芯片1设置为16位工作模式时，访问控制权切换模块32还完成主处理器（MCU）2的8位读写模式和1553B协议芯片1的16位读写模式的转换与匹配。
1553B协议芯片1接收到1553B总线上的命令后产生一个中断信号，主处理器（MCU）2接收到中断信号后，发出读取RT最新命令寄存器值的控制时序到辅助控制器3的访问控制权切换模块32。访问控制权切换模块32将RT最新命令寄存器的地址（16位工作模式下先将寄存器的高、低字节地址转换成16位地址），连同读信号一起转发至1553B协议芯片1，1553B协议芯片1输出RT最新命令寄存器的值到访问控制权切换模块32，并由访问控制权切换模块32转发到主处理器（MCU）2。主处理器（MCU）2对RT最新命令寄存器的值进行判断，如果中断事务是接收指令包或是时间广播，主处理器（MCU）2则从相应的子地址或广播子地址对应的数据缓冲区中读取指令包或时间码，具体过程同上述读取RT最新命令寄存器值的过程。如果中断事务是发送遥测包，主处理器（MCU）2把遥测数据、遥测包地址和写信号发送到访问控制权切换模块32，再由访问控制权切换模块32转发至1553B协议芯片1，把遥测数据写入1553B协议芯片1的存储器的指定地址中。
为了提高1553B远程终端装置的效率，主处理器（MCU）2判断中断事务是接收数据块时，将1553B总线处理进程挂起，并经辅助控制器3的访问控制权切换模块32向协处理模块31发出直接存储器存取命令。协处理模块31接收到直接存储器存取命令后进行解析，然后向访问控制权切换模块32发送切换指令，将1553B协议芯片1的总线控制权切换给直接存储器存取模块33，协处理模块31还把解析出的数据块的起始和结束地址发送至直接存储器存取模块33，并向其发出直接存储器存取指令。直接存储器存取模块33把数据块初始地址和读信号接收经访问控制权切换模块32发送至1553B协议芯片1，待1553B协议芯片1发出数据准备好信号后，访问控制权切换模块32将1553B协议芯片1数据线上的数据并发送至直接存储器存取模块33，并由直接存储器存取模块33将数据写入数据存储单元4，直接存储器存取模块33将数据块的读地址加1，然后按上述流程读取下一个地址中的数据，如此逐一读出数据块中的数据，当数据块结束地址中的数据被取出后，直接存储器存取模块33停止直接存储器存取操作，并向协处理模块31发送数据块读取结束信号。协处理模块31收到数据块读取结束信号后，向访问控制权切换模块32发送切换指令，将1553B协议芯片1的总线控制权切换给主处理器（MCU）2，同时向主处理器（MCU）2发送直接存储器存取结束中断，主处理器（MCU）2收回1553B总线控制权，恢复1553B总线处理进程。
综上所述，本发明通过8位单片机（MCU）处理1553B总线事务，通过FPGA处理数据块直接存取事务，本发明还通过FPGA完成了单片机8位模式与1553B协议芯片16位模式的转换与匹配，以及流水读模式访问1553B协议芯片。所以本发明在单片机控制1553B协议芯片的成熟应用的基础上，引入处理速率更快、成本更低、用法更灵活的FPGA来处理单片机所不擅长的数据块存取事务，提高了1553B远程终端控制的效率，降低了新产品的开发周期和成本。
本发明通过使用单片机（MCU）与FPGA协同工作的方式实现1553B远程终端控制，单片机（MCU）控制1553B协议芯片完成与1553B总线的通信，FPGA实现对1553B协议芯片的直接存储器存取，所以，本发明在成熟应用的基础上，充分利用了MCU和FPGA的优点，降低了新产品的开发周期和成本;同时本发明通过使用FPGA，实现了1553B协议的16位工作模式和8位工作模式下的流水读访问模式，极大的提高了1553B远程终端装置的工作效率。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置，其特征在于，包括1553B协议芯片、主处理器、辅助控制器和数据存储单元，
其中，所述1553B协议芯片与1553B总线连接，所述1553B协议芯片用于按照1553B总线协议完成字与消息的处理，并与1553B总线进行数据交换；
所述主处理器用于设置所述1553B协议芯片的工作模式以及初始化配置，并控制所述辅助控制器对1553B协议芯片访问控制权进行切换，所述初始化配置包括：初始化相应子地址的查询表及子地址控制字、处理1553B中断事务；
所述辅助控制器将1553B协议芯片访问控制权在所述辅助控制器与主处理器之间切换，并通过对1553B协议芯片的访问获取1553B总线数据；
所述数据存储单元存储辅助控制器获取的1553B总线数据。
2.如权利要求1所述的基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置，其特征在于，所述辅助控制器包括协处理模块、访问控制权切换模块和直接存储器存取模块；所述辅助控制器对1553B协议芯片访问控制权的切换的过程包括：
所述协处理模块接收所述主处理器的内部指令，并根据指令的要求控制访问所述控制权切换模块对所述1553B协议芯片的访问控制权进行切换，控制所述直接存储器存储模块实施直接存储器存取处理；待所述直接存储器存取处理结束后，所述协处理模块控制访问所述控制权切换模块将1553B协议芯片的访问控制权切回，并以中断的方式通知主处理器收回1553B协议芯片的访问控制权。
3.如权利要求1所述的基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置，其特征在于，所述主处理器为单片机，辅助控制器为FPGA。
4.如权利要求3所述的基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置，其特征在于，所述1553B协议芯片工作在8位模式时，所述辅助控制器FPGA以流水读的方式对其访问。
5.如权利要求4所述的基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置，其特征在于，所述主处理器MCU为8位工作模式，辅助控制器FPGA进行模式转换和匹配完成1553B协议芯片的16位工作模式。
6.如权利要求1所述的基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置，其特征在于，所述1553B与1553B总线进行数据交换的过程包括：
接收到的总线数据存储在接收或广播子地址对应的数据缓冲区同时产生中断信号，或者从发送子地址对应的数据缓冲区读取数据发送到总线上。
7.如权利要求1所述的基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置，其特征在于，所述主处理器还完成对所述1553B协议芯片的运行状态进行监控。
8.如权利要求1所述的基于FPGA/MCU结构的1553B远程终端装置，其特征在于，还包括一晶振，所述晶振用于产生1553B协议芯片、主处理器、辅助控制器和数据存储单元工作所需时钟脉冲。
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Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105528324B (zh) * | 2014-09-28 | 2018-08-24 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种人工干预式1553b总线无缝切换系统及其方法 |
| TWI561007B (en) | 2015-07-22 | 2016-12-01 | Nuvoton Technology Corp | Function programmable circuit and operation method thereof |
| US10432196B2 (en) | 2015-07-22 | 2019-10-01 | Nuvoton Technology Corporation | Communication device, communication system and operation method thereof |
| CN109358547B (zh) * | 2018-10-29 | 2023-09-19 | 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 | 一种植入式控制系统数据获取方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102141971A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-08-03 | 哈尔滨工业大学 | 具有大容量存储功能的1553b硬件定时通讯模块 |
| CN102411553A (zh) * | 2011-08-01 | 2012-04-11 | 北京航空航天大学 | 基于cpci总线的1553b协议数据通信及串行加载模块 |
| CN103036873A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-04-10 | 北京无线电测量研究所 | 一种太空总线和1553b总线的协议转换装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7920588B2 (en) * | 2006-05-22 | 2011-04-05 | Edgewater Computer Systems, Inc. | Data communications system and method of data transmission |
| US7907690B2 (en) * | 2006-10-17 | 2011-03-15 | Edgewater Computer Systems, Inc. | Interference cancellation system and method using impulse response |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102141971A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-08-03 | 哈尔滨工业大学 | 具有大容量存储功能的1553b硬件定时通讯模块 |
| CN102411553A (zh) * | 2011-08-01 | 2012-04-11 | 北京航空航天大学 | 基于cpci总线的1553b协议数据通信及串行加载模块 |
| CN103036873A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-04-10 | 北京无线电测量研究所 | 一种太空总线和1553b总线的协议转换装置 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 《基于1553B协议的总线控制器和远程终端的FPGA实现》;孙涛 等;《中国科学院研究生学报》;20100715;第523-529页 * |
| 《基于FPGA和BU-65170的1553B远程终端设计与实现》;史林锋 等;《现代电子技术》;20130715;第65-69页 * |
| 《基于FPGA的1553B总线终端设计》;尹占芳;《计算机测量与控制》;20130525;第1288-1290页 * |
| 《基于MIL-STD-1553B协议的远程终端的FPGA实现》;孙涛 等;《电子器件》;20100620;第353-356页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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