CN210466096U - 一种Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡，包括：Mini PCIe总线接口、现场可编程器件、1553B收发器和变压器、同步动态随机存储器、总线信号采集模块、信号电平变换器、非易失存储器件、电源管理模块、接插件。所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡提供两个双冗余的1553B通道，PCIe总线接口用FPGA实现，无需桥芯片，使用DMA的方式进行大数据量的数据传输，从而大大提高了消息的处理能力和主机接口的数据传输带宽，所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡可以满足小型嵌入式系统中对1553B总线的应用需求，可用于各种带Mini PCIe插槽的工业平板电脑、无风扇工控机、加固手持平板以及小型嵌入式系统中。

Description

一种Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡

技术领域

本实用新型涉及航空电子网络通讯技术领域，尤其涉及一种Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡。

背景技术

MIL-STD-1553B总线简称1553B总线，1553B总线是飞机内部时分制命令/响应式多路复用数据总线。1553B总线具有确定的传输延迟、可靠的传输能力，以及较强的容错能力等特点，通信效率高，修改、扩充和维护简便。目前已被广泛的应用到航空、航天、舰船、导弹等领域。

目前，国内常见的1553B总线板卡有PCI、CPCI、PMC、PC104p和PC104规格。这些板卡都是PCI总线接口的，可应用于传统的工控机、嵌入式主板中，配合上层的测试仿真软件，构成一个1553B总线节点或仿真系统。随着数字化、智能化的发展，工业平板电脑、无风扇工控机、加固手持平板以及小型嵌入式系统已经越来越多的应用到航空电子领域。这些设备对功耗、空间大小以及厚度都有较高的要求，因此大都采用Mini PCIe来扩展外围设备，MiniPCIe是基于PCI-E总线的接口，1 lane总线的峰值带宽为250MB/s，而PCI总线的峰值带宽为132MB/s,可以更好的满足现代任务计算机对信息处理能力和总线吞吐的要求。但目前国内还没有厂家推出Mini PCIe规格的1553B总线板卡。

发明内容

为了解决便携式设备、手持式设备或小型嵌入式系统中对1553B总线的应用需求，提高主机接口的总线带宽，本实用新型提供了一种Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡，该板卡提供两个双冗余1553B通道，可方便的应用于各种带Mini PCIe插槽的工业平板电脑、无风扇工控机、加固手持平板以及小型嵌入式系统中。

所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡，包括：Mini PCIe总线接口、现场可编程器件、1553B收发器和变压器、同步动态随机存储器、总线信号采集模块、信号电平变换器、非易失存储器件、电源管理模块、接插件。

其中，所述Mini PCIe总线接口，连接现场可编程器件，用现场可编程器件实现Mini PCIe总线接口，无需桥芯片。

现场可编程器件，连接Mini PCIe总线接口、1553B收发器和变压器、同步动态随机存储器、总线信号采集模块、信号电平变换器、非易失存储器件、电源管理模块，实现总体控制。

1553B收发器和变压器，连接现场可编程器件、接插件，单个1553B收发器和变压器实现单通道双冗余的1553B总线信号的发送和接收，所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡采用两个1553B收发器和变压器，用来实现两个双冗余的1553B通道。

同步动态随机存储器，连接现场可编程器件，用来实现1553B总线消息的缓存。

总线信号采集模块，连接现场可编程器件、接插件，通过接插件的一路1553B总线信号经过总线信号采集模块处理后，进入现场可编程器件。

信号电平变换器，连接现场可编程器件、接插件，用于实现直流时间的输入和输出或1553B通道触发的输入和输出。

非易失存储器件，连接现场可编程器件，用于数据存储。

电源管理模块，连接Mini PCIe总线接口、现场可编程器件、1553B收发器和变压器、同步动态随机存储器、总线信号采集模块、信号电平变换器、非易失存储器件、接插件，用来为所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡提供所需的各种电压。

接插件，连接1553B收发器和变压器、总线信号采集模块、信号电平变换器，是所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡对外的1553B总线接口和信号电平变换器的连接器。

所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡核心部件是现场可编程器件。

所述现场可编程器件包括：PCIe总线功能模块、字节存储器访问控制器、1553B协议处理模块、同步动态随机存储器控制器、1553B信号采集模块、直流时间编解码模块、温度监控模块、全局寄存器、内存总线、控制总线。

其中，PCIe总线功能模块、字节存储器访问控制器、1553B协议处理模块连接内存总线，共同访问同步动态随机存储器控制器。

PCIe总线功能模块通过控制总线，访问字节存储器访问控制器、1553B协议处理模块、1553B信号采集模块、全局寄存器。

直流时间编解码模块，实现直流时间编解码，用于1553B系统中的时钟同步。

温度监控模块，用于所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡的温度和电压监控。

本实用新型的有益效果是：所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡提供两个双冗余的1553B通道，1553B收发器采用集成隔离变压器的低功耗CMOS双收发器，可减小面积，降低板卡功耗；采用Xilinx 7系列FPGA作为核心处理器件，用于实现自主研发的1553B IP核；PCIe总线接口用FPGA实现，无需桥芯片；使用DMA的方式进行大数据量的数据传输，从而大大提高了消息的处理能力和主机接口的数据传输带宽；板载128MB的DDR3 SDRAM用于1553B总线消息的缓存；同时，还具有1553B总线波形监控、直流时间编解码、温度和电压监控功能。因此，所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡的性能和功能可以满足小型嵌入式系统中对1553B总线的应用需求。另外，作为Mini PCIe规格的板卡，可用于各种带MiniPCIe插槽的工业平板电脑、无风扇工控机、加固手持平板以及小型嵌入式系统中。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型提供的Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡的结构框图。

图2为本实用新型提供的Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡包括的现场可编程器件的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型提供的Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡的结构框图。所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡包括：Mini PCIe总线接口10、现场可编程器件11、1553B收发器和变压器12、同步动态随机存储器13、总线信号采集模块14、信号电平变换器15、非易失存储器件16、电源管理模块17、接插件18。

其中，Mini PCIe总线接口10，连接现场可编程器件11，用现场可编程器件11实现Mini PCIe总线接口10，无需桥芯片。

现场可编程器件11，连接Mini PCIe总线接口10、1553B收发器和变压器12、同步动态随机存储器13、总线信号采集模块14、信号电平变换器15、非易失存储器件16，现场可编程器件11采用Xilinx Artix-7 FPGA实现，作为核心处理器件，实现总体控制。

1553B收发器和变压器12，连接现场可编程器件11、接插件18，为了减小面积，降低板卡功耗，1553B收发器和变压器12采集HOLT集成隔离变压器的低功耗CMOS双收发器，单个1553B收发器和变压器12实现单通道双冗余的1553B总线信号的发送和接收，所述MiniPCIe规格的1553B总线通讯板卡采用两个1553B收发器和变压器12，用来实现两个双冗余的1553B通道；两个1553B收发器和变压器12均连接现场可编程器件11，用现场可编程器件11来实现1553B IP核，现场可编程器件11输出和输入的1553B总线信号均为串行的曼彻斯特编码信号，经过1553B收发器和变压器12后，通过接插件18以及外接的1553B线缆连接到1553B总线系统中。

同步动态随机存储器13，连接现场可编程器件11，用来实现1553B总线消息的缓存，同步动态随机存储器13容量为128MB。

总线信号采集模块14，连接现场可编程器件11、接插件18，包括两个运算放大器和一个ADC，接插件18上的一路1553B通道的双冗余信号BUSA和BUSB分别连接到ADC前端的两个运算发大器，经过运算发大器之后的两路信号，分别连接到ADC的两个输入上，由ADC完成对BUSA和BUSB两路信号的模数转换，ADC的输出连接现场可编程器件11，由现场可编程器件11实现对ADC数字输出的进一步处理。

信号电平变换器15，连接现场可编程器件11、接插件18，包括两个RS485收发器，一个TTL电平的输入隔离和一个TTL电平的输出隔离，用于实现直流时间的输入和输出或1553B通道触发的输入和输出。

非易失存储器件16，连接现场可编程器件11，用来存储FPGA编程文件。

电源管理模块17，连接Mini PCIe总线接口10、现场可编程器件11、1553B收发器和变压器12、同步动态随机存储器13、总线信号采集模块14、信号电平变换器15、非易失存储器件16、接插件18，用来为所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡提供所需的各种电压。

接插件18，连接1553B收发器和变压器12、总线信号采集模块14、信号电平变换器15，为所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡对外的1553B总线接口和信号电平变换器15的连接器。

如图2所示，为本实用新型提供的Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡包括的现场可编程器件的结构框图。所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡核心部件是现场可编程器件11，现场可编程器件11采用FPGA实现，包括：PCIe总线功能模块20、字节存储器访问控制器21、1553B协议处理模块22、同步动态随机存储器控制器23、1553B信号采集模块24、直流时间编解码模块25、温度监控模块26、全局寄存器27、内存总线28、控制总线29。

其中，PCIe总线功能模块20、字节存储器访问控制器21、1553B协议处理模块22连接内存总线28，共同访问同步动态随机存储器控制器23。

PCIe总线功能模块20通过控制总线29，访问字节存储器访问控制器21、1553B协议处理模块22、1553B信号采集模块24、全局寄存器27。

其中，PCIe总线功能模块20采用Xilinx 的AXI Memory Mapped to PCI ExpressIP核，字节存储器访问控制器21采用Xilinx 的CDMA IP核，使用DMA的方式进行大数据量的数据传输，从而大大提高了消息的处理能力和主机接口的数据传输带宽。

1553B协议处理模块22包括BC模块、RT模块、BM模块、1553B编码器和解码器、时码模块、自检测模块，用于实现1553B协议规定的总线控制器BC功能、远程终端RT功能、总线监控器BM功能，以及1553B总线的曼彻斯特编码和解码功能，给1553B消息添加时间标签，和自检测功能。通过例化两个1553B协议处理模块22，实现两个通道的1553B功能。

同步动态随机存储器控制器23，采用Xilinx 的MIG IP核实现DDR3 SDRAM控制器。

1553B信号采集模块24，按照上位机软件配置的工作模式，将满足条件的ADC输出的数字信号保存到块RAM中，并上传给上位机，对1553B总线波形进行监控和分析。

直流时间编解码模块25，实现IRIG-B DC的编码和解码，用于1553B系统中的时钟同步。

温度监控模块26，采用Xilinx 7系列FPGA的XADC IP核实现，用于所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡的温度和电压监控。

全局寄存器27，用于离散IO、IRIG-B DC编解码的控制、提供所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡的实时温度、提供硬件和固件的版本信息。

本实用新型的有益效果是：所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡提供两个双冗余的1553B通道，1553B收发器采用集成隔离变压器的低功耗CMOS双收发器，可减小面积，降低板卡功耗；采用Xilinx 7系列FPGA作为核心处理器件，用于实现自主研发的1553B IP核；PCIe总线接口用FPGA实现，无需桥芯片；使用DMA的方式进行大数据量的数据传输，从而大大提高了消息的处理能力和主机接口的数据传输带宽；板载128MB的DDR3 SDRAM用于1553B总线消息的缓存；同时，还具有1553B总线波形监控、直流时间编解码、温度和电压监控功能。因此，所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡的性能和功能可以满足小型嵌入式系统中对1553B总线的应用需求。另外，作为Mini PCIe规格的板卡，可用于各种带MiniPCIe插槽的工业平板电脑、无风扇工控机、加固手持平板以及小型嵌入式系统中。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡，其特征在于：

所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡包括：Mini PCIe总线接口、现场可编程器件、1553B收发器和变压器、同步动态随机存储器、总线信号采集模块、信号电平变换器、非易失存储器件、电源管理模块、接插件；

其中，所述Mini PCIe总线接口，连接现场可编程器件，用现场可编程器件实现MiniPCIe总线接口，无需桥芯片；

现场可编程器件，连接Mini PCIe总线接口、1553B收发器和变压器、同步动态随机存储器、总线信号采集模块、信号电平变换器、非易失存储器件、电源管理模块，实现总体控制；

1553B收发器和变压器，连接现场可编程器件、接插件，单个1553B收发器和变压器实现单通道双冗余的1553B总线信号的发送和接收，所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡采用两个1553B收发器和变压器，用来实现两个双冗余的1553B通道；

同步动态随机存储器，连接现场可编程器件，用来实现1553B总线消息的缓存；

总线信号采集模块，连接现场可编程器件、接插件，通过接插件的一路1553B总线信号经过总线信号采集模块处理后，进入现场可编程器件；

信号电平变换器，连接现场可编程器件、接插件，用于实现直流时间的输入和输出或1553B通道触发的输入和输出；

非易失存储器件，连接现场可编程器件，用于数据存储；

电源管理模块，连接Mini PCIe总线接口、现场可编程器件、1553B收发器和变压器、同步动态随机存储器、总线信号采集模块、信号电平变换器、非易失存储器件、接插件，用来为所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡提供所需的各种电压；

接插件，连接1553B收发器和变压器、总线信号采集模块、信号电平变换器，是所述MiniPCIe规格的1553B总线通讯板卡对外的1553B总线接口和信号电平变换器的连接器。

2.根据权利要求1所述的Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡，其特征在于：

所述现场可编程器件包括：PCIe总线功能模块、字节存储器访问控制器、1553B协议处理模块、同步动态随机存储器控制器、1553B信号采集模块、直流时间编解码模块、温度监控模块、全局寄存器、内存总线、控制总线；

其中，PCIe总线功能模块、字节存储器访问控制器、1553B协议处理模块连接内存总线，共同访问同步动态随机存储器控制器；

PCIe总线功能模块通过控制总线，访问字节存储器访问控制器、1553B协议处理模块、1553B信号采集模块、全局寄存器；

直流时间编解码模块，实现直流时间编解码，用于1553B系统中的时钟同步；

温度监控模块，用于所述Mini PCIe规格的1553B总线通讯板卡的温度和电压监控。

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