基于FPGA的S模式應答機設計

李超，史忠科

西北工業大學 自動化學院，西安 710129

基于FPGA的S模式應答機設計

李超，史忠科

西北工業大學 自動化學院，西安 710129

1 引言

S模式應答機是一種所有飛機必須裝備的機載通信設備，用于報告本機信息，保障飛行安全[1]。在通用航空中，飛機主要以目視規則運行，且飛行機動性大，存在較大隱患。廣播式自動相關監視（ADS-B）是以廣播的形式將本機的GPS方位、速度，以及氣壓高度等信息以約每0.5 s一次的頻率發送給附近的飛機以及地面站，使附近飛機進行避讓的一種防撞方法[2-3]，可以有效保障通用航空的飛行安全，其1090ES數據鏈通過對S模式應答機升級就可實現[4]，在數據鏈能力以及成本方面均占有優勢。

然而，現有的S模式應答機的控制器與收發電路仍然采用傳統數字電路來完成對數字信號的處理[5-6]，這就直接導致其設備龐大，成本過高，不利于在內部空間有限的小型通用航空飛機尤其是無人機上使用，在低空空域開放的局勢下，阻礙了通用航空的發展。現場可編程邏輯門陣列（FPGA）具有并行處理能力強，集成度高，實時性好的特點，非常適合于高速數字信號處理的應用。針對以上分析，本文設計了一種基于FPGA的通用S模式應答機，僅采用一片小型FPGA，就實現了S模式應答機所需全部功能。

2 系統功能分析

2.1 總線接口設計

為了獲取本機信息，系統需要與ARINC429總線通信來獲取本機高度以及代號，通過RS232總線獲取GPS數據[5]。本文采用兩片電平轉換芯片將總線電平轉換為FPGA使用的LVTTL電平，在FPGA中進行本機信息的接收；……