一種HB6096總線通訊模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘要】 HB6096總線已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空電子系統(tǒng)中，成為機(jī)載設(shè)備間的主要通訊接口。本文簡(jiǎn)要的介紹了HB6096總線的規(guī)范，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于HI-3582接口芯片的HB6096總線通訊模塊。該模塊由HI-3582實(shí)現(xiàn)HB6096格式編碼的數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，由FPGA控制HI-3582芯片的讀寫邏輯和與CPU間的數(shù)據(jù)交換，最后，通過收發(fā)通道間的自測(cè)試，驗(yàn)證了該模塊的準(zhǔn)確性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】 HB6096 HI-3582 通訊模塊

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，功能相對(duì)獨(dú)立的航空電子系統(tǒng)逐步走向綜合，例如將雷達(dá)、慣導(dǎo)、GPS和機(jī)載計(jì)算機(jī)聯(lián)合，組成新型航空導(dǎo)航系統(tǒng)。這一發(fā)展趨勢(shì)使得各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊變得尤為重要，HB6096便是在這一需求的推動(dòng)下新生的一種規(guī)范，它定義了航空電子設(shè)備及其系統(tǒng)之間通信的標(biāo)準(zhǔn)。本文介紹了一款基于HI-3582芯片的HB6096總線通訊模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，該模塊可有效提高HB6096總線通訊的穩(wěn)定性和可靠性[1，2]。HI-3582芯片是HOLT公司開發(fā)的高性能CMOS型HB6096專用接口，可實(shí)現(xiàn)16位并行總線到HB6096串行總線間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。HI-3582包含有一個(gè)發(fā)送電路和兩個(gè)接收電路，彼此獨(dú)立，由±10V供電，可直接與HB6096總線相連。發(fā)送電路和接收電路的工作模式可通過控制寄存器進(jìn)行設(shè)置[3]。

一、HB6096通訊模塊硬件設(shè)計(jì)方案

基于HI-3582接口芯片的HB6096通訊模塊如圖1所示。

1.1 HI-3582供電電路

由于HI-3582需要±10V供電，因此本方案采用TI公司的PTN04050CAD芯片實(shí)現(xiàn)+10V供電，PTN04050AAD芯片實(shí)現(xiàn)-10V供電，電路方案如圖2所示。從圖中可以看出，PTN04050CAD和PTN04050AAD均為+5V供電，且都是通過調(diào)節(jié)電阻Rset阻值來獲得需要的輸出電壓。

1.2 HI-3582與FPGA間的接口設(shè)計(jì)

HI-3582的邏輯控制接口為3.3V電壓，可直接與FPGA互聯(lián)，如圖1所示。圖中的16位數(shù)據(jù)總線為雙向總線，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)PGA通過該總線將發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入HI-3582的FIFO中，接收數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)PGA通過該總線讀取HI-3582 FIFO中的數(shù)據(jù)。圖中的控制信號(hào)主要分為讀、寫兩類。

二、 HB6096通訊模塊軟件設(shè)計(jì)方案

上電復(fù)位后，軟件首先配置控制寄存器，對(duì)HI-3582進(jìn)行初始化設(shè)置，主要包括：數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送速率，數(shù)據(jù)的編碼格式，奇偶校驗(yàn)方式，接收解碼方式以及工作模式等。這里我們采用中斷方式接收，查詢方式發(fā)送。

1、接收軟件設(shè)計(jì)。中斷接收過程中，因?yàn)镠I-3582有2個(gè)接收電路，如果這2個(gè)接收電路的標(biāo)識(shí)#D/R1和#D/R2共享一個(gè)中斷，這樣就容易出現(xiàn)中斷覆蓋。這里，我們將這兩個(gè)標(biāo)識(shí)信號(hào)寄存到FPGA內(nèi)部的狀態(tài)寄存器內(nèi)，由CPU循環(huán)的查詢相應(yīng)的狀態(tài)位，以確定哪一路接收產(chǎn)生中斷，再進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)接收處理，其流程如圖3所示。

2、發(fā)送軟件設(shè)計(jì)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，首先檢查發(fā)送器的狀態(tài)，只有當(dāng)標(biāo)識(shí)TX/R為“1”時(shí)，發(fā)送器才能工作，此時(shí)，CPU依次發(fā)出兩個(gè)16位數(shù)據(jù)寫信號(hào)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)HB6096數(shù)據(jù)的發(fā)送。

三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

軟件初始化時(shí)，將HI-3582控制寄存器的CR5設(shè)為“0”，此時(shí)芯片為自測(cè)試模式，發(fā)送通道發(fā)出的數(shù)據(jù)直接連接到兩個(gè)接收通道上，第一個(gè)接收通道接收的數(shù)據(jù)為無任何改動(dòng)，第二個(gè)接收通道接收的數(shù)據(jù)按位反轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)中，軟件發(fā)送的數(shù)據(jù)為“55aa aa55”，從第一個(gè)接收通道接收的數(shù)據(jù)為“55aa aa55”，從第二個(gè)接收通道接收的數(shù)據(jù)為“aa55 54aa”。芯片外循環(huán)自測(cè)試軟件初始化時(shí)，將HI-3582控制寄存器的CR5設(shè)為“1”，此時(shí)芯片為正常模式。實(shí)驗(yàn)中，軟件發(fā)送的數(shù)據(jù)依然為“55aa aa55”，此時(shí)用示波器可以觀察到發(fā)送通道輸出的數(shù)據(jù)。此外，我們用導(dǎo)線將HI-3582的發(fā)送通道與兩個(gè)接收通道依次相連，通過調(diào)試串口觀察到兩個(gè)接收通道接收的數(shù)據(jù)均為“55aa aa55”。

四、 結(jié)論

針對(duì)在航空領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的HB6096總線，本文設(shè)計(jì)了一款以HI-3582為核心的通用HB6096總線通訊模塊，該設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)單、有效，又能嚴(yán)格保證可靠性，完全能夠滿足現(xiàn)今飛機(jī)技術(shù)的嚴(yán)格要求，具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 胡紅明，雷艷靜 等. 基于HS3282的ARINC429 PCI通信接口卡設(shè)計(jì). 微處理機(jī)，2007，04，2，123-128.

[2] 張戰(zhàn)平，陶健 等. 基于HS3282的ARINC429航空通訊總線設(shè)計(jì). 航空計(jì)算技術(shù)，2009，09，39（5），107-110.

[3] HOLT INTEGRATED CIRCUITS Corporation. HI-3582 Reference Manual. 2009，02.