一種基于1553B總線的數據采集終端設計

摘要：本文介紹了一款針對于1553B總線的數據采集終端的設計方法。該款終端在整個系統中，具備有特定的終端號，其功能是：將采集好的數據存儲于FPGA中，當終端接到總線控制器的命令后，把存儲的數據按要求發至1553B總線上。

關鍵詞：數據采集 曼徹斯特II型碼 1553B總線 FPGA

中圖分類號：TN919.6+4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0177-02

隨著1553B總線在國民工業、國防等領域的越來越多的應用，更多的設計者加入到了基于1553B總線接口的電子產品設計當中，本文就介紹了一種采用FPGA技術，針對1553B總線的數據采集終端的設計方法。該設計做為一個普通的終端接入總線網絡中，當其接到控制器的命令后，按命令要求將采集到的數據處理后發送至總線上[1，2]。

1 總體設計簡介

該終端的總體設計框圖如圖1所示，在該設計中被采集的模擬信號通過模數轉換器AD轉換為數字信息存儲于FPGA中，為該終端設置相應的RT地址后接入總線網絡。當控制器發出命令，命令該終端向控制器發送若干采集的數據時，將數據進行處理，具體表現為：加上相應的狀態字并編碼，經收發器、變壓器最終傳至總線上，等待控制器接收。絕大部分的功能模塊都采用硬件描述語言，在FPGA當中編譯實現。

2 數據采集終端FPGA設計

由圖2可以看出，該設計在FPGA中的功能模塊主要有四部分：編碼器、譯碼器、數據采集用戶邏輯和協議處理及功能控制模塊，其中編碼器和譯碼器不做詳述[3]，數據采集用戶邏輯可以根據用戶需求靈活設計，其功能的主要部分集中于協議處理及功能控制模塊部分。該部分完成的工作為：當控制器向該終端發出命令時，命令通過收發器進入FPGA中，經譯碼后進入CL模塊，CL模塊通過對照命令字中的地址位，區分是否該回應此命令，若應該回應則根據譯碼后的相應信息準備合適的狀態字，并從數據采集用戶邏輯中選取相應數目的數據附在狀態字后，編碼后通過收發器發送到總線上，對控制器的命令做出回應[4]。這樣就形成了一個完整的數據采集終端，該終端可以響應控制器的命令，與控制器可以進行數據的傳遞，最終完成了我們的設計要求[5]。

3 仿真結果

仿真部分采用FPGA實時在線信號分析工具SignalTap II完成，其主要是將需觀測信號的情況存儲在FPGA中未使用的存儲空間，再傳送至計算機，以便測試者對各種信號的時序波形進行觀察。

如圖3所示，為對協議處理及功能控制模塊的測試圖。我們事先在數據采集用戶邏輯中存入若干數據，這些數據除第0位置為7521H外，其余數據位分別為1111H、2222H……2323H、2424H等。若此時按控制器發出的傳輸數據命令，該命令要求該終端返回24個數據字。其測試結果如圖3所示：終端首先回復狀態字8000H，之后為24個數據字（在1553B總線中命令字和狀態字的同步頭為高/1，數據字的同步頭為低/0，tx_dwz為同步頭類型信號）。Enz為編碼使能信號，Enz有效從發送狀態字開始一直延續至數據字發送完畢為止[3]。

4 結語

本設計的設計特點有：用戶邏輯設計靈活，協議處理及功能控制模塊簡單有效，編譯碼部分功能完善，最終完成了設計的初步設想，但是仍有許多不足，其中，采集到的數據存放于FPGA中，導致存儲容量受限，若是需要大量存儲的話則需外加存儲設備，更改數據采集用戶邏輯。隨著1553B總線的民用化趨勢，針對1553B總線接口的電子產品設計也將越來越多，其功能也將越來越完善。

參考文獻

[1]胡亞平.1553B遠程終端的設計[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2008，04（7）：55-56.

[2]陳世海.基于FPGA的數據采集及壓縮系統設計：[D]太原：中北大學，2010.

[3]牛茜.基于FPGA的1553B總線監測系統設計[D].太原：中北大學，2011.

[4]陜西恒立電子有限責任公司.美國軍用1553B協議中文翻譯資料，2000.

[5]DDC.Inc.ACE/Mini-ACE Series BC/RT/MT Inegrated 1553 Terminal Users Guide.2005.endprint

摘要：本文介紹了一款針對于1553B總線的數據采集終端的設計方法。該款終端在整個系統中，具備有特定的終端號，其功能是：將采集好的數據存儲于FPGA中，當終端接到總線控制器的命令后，把存儲的數據按要求發至1553B總線上。

關鍵詞：數據采集 曼徹斯特II型碼 1553B總線 FPGA

中圖分類號：TN919.6+4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0177-02

隨著1553B總線在國民工業、國防等領域的越來越多的應用，更多的設計者加入到了基于1553B總線接口的電子產品設計當中，本文就介紹了一種采用FPGA技術，針對1553B總線的數據采集終端的設計方法。該設計做為一個普通的終端接入總線網絡中，當其接到控制器的命令后，按命令要求將采集到的數據處理后發送至總線上[1，2]。

1 總體設計簡介

該終端的總體設計框圖如圖1所示，在該設計中被采集的模擬信號通過模數轉換器AD轉換為數字信息存儲于FPGA中，為該終端設置相應的RT地址后接入總線網絡。當控制器發出命令，命令該終端向控制器發送若干采集的數據時，將數據進行處理，具體表現為：加上相應的狀態字并編碼，經收發器、變壓器最終傳至總線上，等待控制器接收。絕大部分的功能模塊都采用硬件描述語言，在FPGA當中編譯實現。

2 數據采集終端FPGA設計

由圖2可以看出，該設計在FPGA中的功能模塊主要有四部分：編碼器、譯碼器、數據采集用戶邏輯和協議處理及功能控制模塊，其中編碼器和譯碼器不做詳述[3]，數據采集用戶邏輯可以根據用戶需求靈活設計，其功能的主要部分集中于協議處理及功能控制模塊部分。該部分完成的工作為：當控制器向該終端發出命令時，命令通過收發器進入FPGA中，經譯碼后進入CL模塊，CL模塊通過對照命令字中的地址位，區分是否該回應此命令，若應該回應則根據譯碼后的相應信息準備合適的狀態字，并從數據采集用戶邏輯中選取相應數目的數據附在狀態字后，編碼后通過收發器發送到總線上，對控制器的命令做出回應[4]。這樣就形成了一個完整的數據采集終端，該終端可以響應控制器的命令，與控制器可以進行數據的傳遞，最終完成了我們的設計要求[5]。

3 仿真結果

仿真部分采用FPGA實時在線信號分析工具SignalTap II完成，其主要是將需觀測信號的情況存儲在FPGA中未使用的存儲空間，再傳送至計算機，以便測試者對各種信號的時序波形進行觀察。

如圖3所示，為對協議處理及功能控制模塊的測試圖。我們事先在數據采集用戶邏輯中存入若干數據，這些數據除第0位置為7521H外，其余數據位分別為1111H、2222H……2323H、2424H等。若此時按控制器發出的傳輸數據命令，該命令要求該終端返回24個數據字。其測試結果如圖3所示：終端首先回復狀態字8000H，之后為24個數據字（在1553B總線中命令字和狀態字的同步頭為高/1，數據字的同步頭為低/0，tx_dwz為同步頭類型信號）。Enz為編碼使能信號，Enz有效從發送狀態字開始一直延續至數據字發送完畢為止[3]。

4 結語

本設計的設計特點有：用戶邏輯設計靈活，協議處理及功能控制模塊簡單有效，編譯碼部分功能完善，最終完成了設計的初步設想，但是仍有許多不足，其中，采集到的數據存放于FPGA中，導致存儲容量受限，若是需要大量存儲的話則需外加存儲設備，更改數據采集用戶邏輯。隨著1553B總線的民用化趨勢，針對1553B總線接口的電子產品設計也將越來越多，其功能也將越來越完善。

參考文獻

[1]胡亞平.1553B遠程終端的設計[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2008，04（7）：55-56.

[2]陳世海.基于FPGA的數據采集及壓縮系統設計：[D]太原：中北大學，2010.

[3]牛茜.基于FPGA的1553B總線監測系統設計[D].太原：中北大學，2011.

[4]陜西恒立電子有限責任公司.美國軍用1553B協議中文翻譯資料，2000.

[5]DDC.Inc.ACE/Mini-ACE Series BC/RT/MT Inegrated 1553 Terminal Users Guide.2005.endprint

摘要：本文介紹了一款針對于1553B總線的數據采集終端的設計方法。該款終端在整個系統中，具備有特定的終端號，其功能是：將采集好的數據存儲于FPGA中，當終端接到總線控制器的命令后，把存儲的數據按要求發至1553B總線上。

關鍵詞：數據采集 曼徹斯特II型碼 1553B總線 FPGA

中圖分類號：TN919.6+4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0177-02

隨著1553B總線在國民工業、國防等領域的越來越多的應用，更多的設計者加入到了基于1553B總線接口的電子產品設計當中，本文就介紹了一種采用FPGA技術，針對1553B總線的數據采集終端的設計方法。該設計做為一個普通的終端接入總線網絡中，當其接到控制器的命令后，按命令要求將采集到的數據處理后發送至總線上[1，2]。

1 總體設計簡介

該終端的總體設計框圖如圖1所示，在該設計中被采集的模擬信號通過模數轉換器AD轉換為數字信息存儲于FPGA中，為該終端設置相應的RT地址后接入總線網絡。當控制器發出命令，命令該終端向控制器發送若干采集的數據時，將數據進行處理，具體表現為：加上相應的狀態字并編碼，經收發器、變壓器最終傳至總線上，等待控制器接收。絕大部分的功能模塊都采用硬件描述語言，在FPGA當中編譯實現。

2 數據采集終端FPGA設計

由圖2可以看出，該設計在FPGA中的功能模塊主要有四部分：編碼器、譯碼器、數據采集用戶邏輯和協議處理及功能控制模塊，其中編碼器和譯碼器不做詳述[3]，數據采集用戶邏輯可以根據用戶需求靈活設計，其功能的主要部分集中于協議處理及功能控制模塊部分。該部分完成的工作為：當控制器向該終端發出命令時，命令通過收發器進入FPGA中，經譯碼后進入CL模塊，CL模塊通過對照命令字中的地址位，區分是否該回應此命令，若應該回應則根據譯碼后的相應信息準備合適的狀態字，并從數據采集用戶邏輯中選取相應數目的數據附在狀態字后，編碼后通過收發器發送到總線上，對控制器的命令做出回應[4]。這樣就形成了一個完整的數據采集終端，該終端可以響應控制器的命令，與控制器可以進行數據的傳遞，最終完成了我們的設計要求[5]。

3 仿真結果

仿真部分采用FPGA實時在線信號分析工具SignalTap II完成，其主要是將需觀測信號的情況存儲在FPGA中未使用的存儲空間，再傳送至計算機，以便測試者對各種信號的時序波形進行觀察。

如圖3所示，為對協議處理及功能控制模塊的測試圖。我們事先在數據采集用戶邏輯中存入若干數據，這些數據除第0位置為7521H外，其余數據位分別為1111H、2222H……2323H、2424H等。若此時按控制器發出的傳輸數據命令，該命令要求該終端返回24個數據字。其測試結果如圖3所示：終端首先回復狀態字8000H，之后為24個數據字（在1553B總線中命令字和狀態字的同步頭為高/1，數據字的同步頭為低/0，tx_dwz為同步頭類型信號）。Enz為編碼使能信號，Enz有效從發送狀態字開始一直延續至數據字發送完畢為止[3]。

4 結語

本設計的設計特點有：用戶邏輯設計靈活，協議處理及功能控制模塊簡單有效，編譯碼部分功能完善，最終完成了設計的初步設想，但是仍有許多不足，其中，采集到的數據存放于FPGA中，導致存儲容量受限，若是需要大量存儲的話則需外加存儲設備，更改數據采集用戶邏輯。隨著1553B總線的民用化趨勢，針對1553B總線接口的電子產品設計也將越來越多，其功能也將越來越完善。

參考文獻

[1]胡亞平.1553B遠程終端的設計[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2008，04（7）：55-56.

[2]陳世海.基于FPGA的數據采集及壓縮系統設計：[D]太原：中北大學，2010.

[3]牛茜.基于FPGA的1553B總線監測系統設計[D].太原：中北大學，2011.

[4]陜西恒立電子有限責任公司.美國軍用1553B協議中文翻譯資料，2000.

[5]DDC.Inc.ACE/Mini-ACE Series BC/RT/MT Inegrated 1553 Terminal Users Guide.2005.endprint