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根据FPGA规划航空电子体系介绍

基于FPGA设计航空电子系统介绍-像其它军用网络技术一样,航空电子市场中的MIL-STD-1553测试和仿真实施也经历了从庞大的DECUnibus卡到19英寸的通过机架安装的组件,又发展到用于VME和PCI系统上的较小、较为集成的多通道背板,现在又出现了更小、集成度更高的PCMCIA接口。图2描述了专用的MIL-STD-1553ASIC芯片制造商的实施从离散的协议和收发器芯片组精简到单一的体积小、功耗低的ASIC的发展过程。

航空电子是指飞机上一切电子体系的总和。一个最基本的航空电子体系由通讯、导航和显现办理等多个体系构成。航空电子设备品种许多,针对不同用处,这些设备从最简略的警用直升机上的探照灯到杂乱如空中预警渠道包罗万象。而航空电子体系也有着只归于自己的特色,这些特色更是跟着航空电子的开展而不断改动。

MIL-STD-1553简介

请看一下数据传输途径,即图1中的MIL-STD-1553总线结构。MIL-STD-1553是一种界说数据总线的电子和协议特色的军用规范。作为一种在军用和商用范畴广泛应用超越25年之久的总线,并且契合MIL-STD-1553规范,它能以1Mbit/s的速率高度准确、极为可靠地传输数据。

依据MIL-STD-1553规范的规则,总线结构由三个不同的硬件组成:

●总线操控器——总线操控器是总线上仅有答应在数据总线上宣布指令,并担任引导数据总线中数据流的硬件设备。假如一起有几个终端能够完成总线操控器的功用,同一时刻内只能有一个处于活动状况。

●总线监视器——总线监视器是一个能够监控总线上信息交流的终端。它能够用于飞翔测验记载、飞翔故障诊断、保护记载与任务分析,一起还可作为一个备用总线操控器,它有满足的信息能够顶替总线操控器。但是,总线监视器是一个被迫的设备,它不能陈述所传输信息的状况。

●长途终端——每个长途终端都包含在数据总线和子体系间传输数据一切必要的电子器件和支撑性中间件。关于MIL-STD-1553,子体系便是所传输数据的发送者和接收者。这些终端不能作为总线操控器或总线监视器运用。

MIL-STD-1553体系施行

像其它军用网络技能相同,航空电子市场中的MIL-STD-1553测验和仿真施行也阅历了从巨大的DECUnibus卡到19英寸的经过机架装置的组件,又开展到用于VME和PCI体系上的较小、较为集成的多通道背板,现在又呈现了更小、集成度更高的PCMCIA接口。图2描绘了专用的MIL-STD-1553ASIC芯片制作商的施行从离散的协议和收发器芯片组精简到单一的体积小、功耗低的ASIC的开展过程。

根据FPGA规划航空电子体系介绍

曩昔,典型的MIL-STD-1553体系一般都由多个COTS组件构成,MIL-STD-1553I/O一般由单一来历的带有内部处理功用的ASIC供给,这种内部处理可供给音讯处理与缓冲以及对MIL-STD-1553比特流进行编解码等。ASIC中或许含有也或许没有向MIL-STD-1553总线供给物理接口的收发器组件。每个ASIC为一个双冗余MIL-STD-1553通道供给此功用,所以支撑多个MIL-STD-1553通道的体系就需求多个ASIC和收发器。与每个MIL-STD-1553总线的衔接是经过板载变压器完成的。最终,由一个或几个可编程的FPGA设备将MIL-STD-1553ASIC衔接到主体系,并供给更多的体系功用,如其它I/O、存储器拜访和处理器接口等。

FPGA有多种密度,一般以逻辑单元或门来衡量。它们有多种形式架构,供给了丰厚的I/O引脚可供运用。FPGA还可供给内部存贮器。例如,当时由Xilinx推出的一流的FPGA存贮容量比三年前约添加了10倍。并且还进步了内部速度,下降了本钱。

现代FPGA海量的存贮和功用使其成为MIL-STD-1553规划最抱负的挑选。其间心为预先界说的、且经过测验的功用,这些功用能够应用到FPGA规划中。促进工程师们为MIL-STD-1553施行挑选IP规划的原因有许多,其间包含:

抛弃部件办理——使用IP中心能够明显地下降抛弃的危险。规划师不会捆绑于某一个特定的部件、乃至是FPGA制作商。这与随时或许会被抛弃的单一来历的专用MIL-STD-1553协议ASIC和处理器(及其制作办法)形成了明显的比照。对电路施行FPGA后,规划可移植到最新的FPGA中,一般都无须改动其功用,削减了对软件的修正(一般是项目中本钱最大的部分)。

减小体积、进步可靠性、下降功耗和分量——将多种功用,包含处理器、I/O、MIL-STD-1553和背板电路归纳到单一的IC中,可明显地削减部件数量、板卡空间和热负荷。这样就添加了可靠性,从而进步了MTBF。削减部件数量能够下降飞翔设备体系对分量、空间及功耗的需求。如图3所示,规划人员能够将多种功用归纳到单一的逻辑设备中,削减了部件的数量和体积。

根据FPGA规划航空电子体系介绍

下降本钱——因为施行了FPGA中心,出产和生命周期的本钱会跟着时刻而下降。FPGA价格向来是跟着项目的进行而明显地下滑,而ASIC在长时间的出产过程中价格却会上涨。许多航空电子体系现已在其规划中选用了FPGA,一个MIL-STD-1553中心实例能够轻松地融入现有的芯片或同系列的其他更密布的芯片中。单一FPGA中集中了多通道实例可进一步节约本钱,只因为单一FPGA内能够包容多个通道接口。

便于从头编程——因为支撑对现场硬件的从头编程,中心的施行明显下降了规划危险。假如体系需求发生改动,或许要修正一个错误时,根据FPGA的规划能够在软件的操控下进行晋级。这种灵敏性还能够在硬件结构完成后,在硬件和软件间从头区别功用。例如,假如在集成阶段发现软件不能有效地呼应一个实时事情,能够将该功用下移到FPGA等级,这样就将原由软件完成的功用转化为硬件功用。

习惯多种机体——灵敏、可从头编程的解决方案适于为多种机体构架或针对多用处根底规划的飞航测验线上可更换件(LRU)。因为USAF和NATO的多种机体选用从MIL-STD-1553B规范分离出来的协议,所以多种机体的LRU需求灵敏、可编程的规划。某些规划施行了经过特别的子地址或形式代码协议进行寻址扩展的数据集。许多固定翼和可旋转翼飞机一起选用了较老的MIL-STD-1553A和MIL-STD-1553BLRU,这就要求总线操控器和总线监视器能够处理不同的协议。

对MIL-STD-1553体系规划选用根据中心的施行

现代FPGA的强壮功用使其成为MIL-STD-1553规划的抱负挑选,这便是CondorEngineering推出FlightCORE的原因。FlightCORE是一种答应规划人员在各种Altera和Xilinx的FPGA中轻松完成无版权的实例化规划的MIL-STD-1553IP。大都情况下,使用Xilinx归纳技能(XST)或AlteraQuartusII集成归纳技能(QIS),FlightCORE1553能够在两天内成功地集成。如图4所示,用户只须将CondorEngineering的IP中心与其本身逻辑和CondorEngineering的单个化模块(3mmx3mm)集成,即可完成高性能的MIL-STD-1553规划。FlightCORE还答应开发人员挑选存储器的巨细以刚好地与其体系需求相匹配。图4还显现了能够施行内部存贮和/或外部双端口随机存贮器。该产品还供给了ManchesterII编码与解码、信息协议验证与合法化及为接口操控和编程施行简略的同享存贮架构等一切的必要组件。只需添加外部收发器即可,如规范的COTSMIL-STD-1553或rs-485/’ target=’_blank’>RS-485收发器。

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