基于FPGA与RS422的MⅢ总线转换板的设计与实现

机载数据总线技术是现代先进飞机电传操纵系统和航空电子综合化最重要的关键技术之一，它是计算机网络技术在航空电子底层的具体实现，决定着飞机性能和航电系统综合化程度的高低。本书从数据总线技术基础、计算机网络OSI七层参考模型两方面介绍了机载数据总线的基础技术，用于民用飞机上的ARINC-429、AmNC-629和CSDB机载数据总线，以及应用于军用飞机上的MIL-S1D-1553B、MIL-STD-1773、STANAG3838/3910机载数据总线，线性令牌传递总线LTPB、光纤分布式数据接口FDDI和航空电子统一网络中可变规模互连接口SCI,光纤通道FC,以及目前最新全双工交换式以太网AFDX,全面分析了它们的技术特点、协议规范、拓扑结构及通信接口设计方法，并给出了典型的应用实例。

该转换卡采用Top-Down自顶向下的设计方法，并综合嵌入式可配置微处理器技术，来对系统进行模块化设计。顶层模块则采用图形设计方式，底层模块由VerilogHDL语言描述，并利用Quartus lI完成仿真及综合，然后在ALTERA公司的Cyclone II系列EP2C40芯片来实现。此设计提升了系统的处理速度和稳定性。降低了系统的功耗和成本。

1 MIII总线介绍

MIII总线是某型飞机火控电子设备的专用数据通信总线，又称第三级总线。MIII总线是单向地址、双向数据、半双工通信总线。

MIII总线的接口逻辑信号与电信号之间的逻辑关系是：逻辑“1”对应逻辑高电平；逻辑“0”对应逻辑高电平。

MIII总线接口信号线根据功能可分为三组，即数据通信总线、地址通信总线和信号控制总线。其中，数据通信总线包括0pKlK2～15pKlK-2;地址通信总线：0pAl～15pAl。总线的“输入”表示从MIII总线转换板向某飞机火控设备输出数码标志，“输出”则表示从某飞机火控设备向MIII总线转换板输入数码标志。MIII的A1地址选通主要用于跟踪地址数据与选择设备，外部写选通则用于在从MIII总线转换板向某飞机火控设备传输数据和地址时的数码跟踪。外部接收选通则用于在从某飞机火控设备向MIII总线转换板传输数据时的数码跟踪。

2RS422通信协议

目前通用的串行通信接口标准主要有RS232，RS422和RS 485，其中RS 232属于单端不平衡传输协议，传输距离短，抗干扰性差；RS 485与RS422均为平衡通信接口，但RS 485他只有一对双绞线，工作于半双工模式。RS 422属于一种平衡通信接口，采用全双工通信模式，传输速率高达10 Mb/s，传输距离长2 000 m，并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器[1]。由于该类电路的优异性能，RS 422接口芯片已广泛应用于工业控制、仪器、仪表、多媒体网络、机电一体化产品等诸多领域。

3 转换板总体设计

MIII总线转换板的总体结构如图l所示，由接口电平转换电路、总线接口控制逻辑、双口存储器和RS422转换模块组成。其中总线接口控制单元主要用于地址和数据的收发和寄存，以及接口控制信号和驱动信号的产生等；双口存储器RAM用来存放数据和地址，包括MIII总线发送的数据以及PC机发送到MIII总线上的数据和地址；接口电平转换电路由单双向驱动电路芯片组成，该电路的作用是提供符合MIII总线要求的驱动电平信号。