航空总线电子监测系统的设计

摘要：本文介绍了一种对航空总线上电子设备进行监测的系统的设计方法。该系统可以完成数据采集、错码生成、信息监听等功能，其采用FPGA技术，在仔细研究1553B航空总线通信协议的基础上，采用硬件编程语言，完成其功能设计。

关键词：信息监听 系统测试 1553B总线 FPGA

中图分类号：TN919.6 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）09-0000-00

Abstract：This paper introduces a kind of design method of the electronic monitoring system for the 1553B Bus。The system has many functions， including data acquisition， command issued， information monitoring. System using FPGA Technology. On the basis of a careful study of the 1553B protocol ，using hardware programming language ，complete all the design。

Key words：Information monitoring；System test；1553B bus；FPGA

航空事业飞速发展的今天，客户可以在飞机上享受越来越多的服务，很多服务都有赖于航空总线系统中的终端设备，那么必将会有越来越多的设计者将目光转向航空总线系统的终端设计，那么新的终端产品在总线系统上是否可以进行完美结合，整个总线系统的工作状况是否可以进行完整记录，当总线系统中的信息传递出现错误时，终端设备又会有如何反应，这些都是飞行器制造者必须以及迫切知道的问题。该设计可以完成数据采集、错码生成及信息监听等功能，是对总线电子设备的监测十分必要和有用的工具。

1 总体设计简介

图1 航空总线电子监测系统框图

系统设计如图1所示，根据RT地址及功能选择端对系统进行设定，选择系统此时所具备的功能，它的功能主要分为三大部分。第一，该系统可以做为一个数据采集终端来使用，此时数据流向是这样的：需采集的模拟信号被A/D转换为数字信号后存入FPGA中的存储空间内，当总线控制器发出命令，要求该终端送出数据时，FPGA当中的相应模块按照控制器的要求，整合数据，进行编码，通过收发器和变压器传送至总线上。第二，该系统做为一个总线测试终端，在总线控制器的要求下，可以由FPGA模块生成相应错误类型的字，发送至总线，用以测试总线上其它终端碰到错误编码时的反应情况。第三，整个航空总线电子设备所在的总线系统中，本设计可以做为总线监视器存在，所有终端的所有类型消息都将经过FPGA模块的相应处理经过USB接口存入计算机中[1]。

2 FPGA功能模块设计

在本系统中，所有的功能基本上都是在FPGA中完成的，所以FPGA中功能模块的设计及完成是我们系统设计的重点及难点，根据我们的总体设计，FPGA中功能模块及其作用大致是以下几种状况[1]：（1）编码、译码器，主要是完成与总线进行收发数据的曼彻斯特码的编译[2，3]。（2）数据整合及缓存，主要是完成监视器中对数据进行处理及通过USB部分存入计算机的作用。（3）协议处理功能，主要是完成对总线控制器命令的解读，比如一次应回传几个数据字等，并准备相应的状态字。（4）数据采集用户逻辑，这一部分是可调整部分，可以根据用户要求进行适当的更改。（5）错误数据发生器，根据命令字要求，向对应的终端发送相应数目错误编码 [5]。此外，还应该包括功能选择等模块，以完成对功能的选择。

3 仿真测试

系统的仿真测试主要采用以下器材及工具：北京神州飞航科技有限责任公司生产的AEC1553-PCI-FBC31RT/S2型1553B通信板卡及配套总线耦合器、耦合电阻；FPGA的开发软件内嵌的SignalTap II在线信号分析工具[4，5]。；示波器等等。其中通信板卡和总线耦合器、耦合电阻和计算机可以形成一个航空总线系统，便于测试。而在线信号分析工具可以使设计者在线、实时的的观察FPGA内相应模块的工作情况[。。最终，经过测试，系统设计达到了设计要求。

4 结语

本设计顺应时代需求，集多种功能于一体，并且可以参考用户需要，随着飞行器制造的更快更高更完善的发展趋势，对其电子设备的监测的需求也将越来越迫切。此外本设计也有一些不足，主要有以下几点：第一，未能及时设计出系统配套的相应软件；第二，系统产生的错误类型以字为主，并未能考虑到不符合通信协议的消息类型；第三，数据采集存储空间主要使用FPGA中容量，资源太少，使用受限。在以后的时间内，设计者将会依照用户需求，对系统整体设计做出相应调整。

参考文献：

[1]牛茜.基于FPGA的1553B总线监测系统设计[D].太原：中北大学，2011.

[2]DDC.Inc.ACE/Mini-ACE Series BC/RT/MT Inegrated 1553 Terminal User’s Guide.2005.

[3]陕西恒立电子有限责任公司.美国军用1553B协议中文翻译资料.2000.

[4]王诚，吴继华，范丽珍等.Altera FPGA/CPLD设计（基础篇）[M].北京：人民邮电出版社，2005.

[5]夏宇闻.Verilog数字系统设计教程[第二版][M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

收稿日期：2015-09-11

作者简介：牛茜（1986―），女，山西长治人，硕士，助讲，主要从事电子电气教学与研究。