一種HB6096總線通訊模塊的設計與實現

【摘要】 HB6096總線已經廣泛應用于航空電子系統中，成為機載設備間的主要通訊接口。本文簡要的介紹了HB6096總線的規范，在此基礎上設計了基于HI-3582接口芯片的HB6096總線通訊模塊。該模塊由HI-3582實現HB6096格式編碼的數據的發送與接收，由FPGA控制HI-3582芯片的讀寫邏輯和與CPU間的數據交換，最后，通過收發通道間的自測試，驗證了該模塊的準確性和可靠性。

【關鍵詞】 HB6096 HI-3582 通訊模塊

隨著計算機技術的發展，功能相對獨立的航空電子系統逐步走向綜合，例如將雷達、慣導、GPS和機載計算機聯合，組成新型航空導航系統。這一發展趨勢使得各子系統之間的數據通訊變得尤為重要，HB6096便是在這一需求的推動下新生的一種規范，它定義了航空電子設備及其系統之間通信的標準。本文介紹了一款基于HI-3582芯片的HB6096總線通訊模塊的設計與實現方法，該模塊可有效提高HB6096總線通訊的穩定性和可靠性[1，2]。HI-3582芯片是HOLT公司開發的高性能CMOS型HB6096專用接口，可實現16位并行總線到HB6096串行總線間的數據轉換。HI-3582包含有一個發送電路和兩個接收電路，彼此獨立，由±10V供電，可直接與HB6096總線相連。發送電路和接收電路的工作模式可通過控制寄存器進行設置[3]。

一、HB6096通訊模塊硬件設計方案

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芯片實現+10V供電，PTN04050AAD芯片實現-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，且都是通過調節電阻Rset阻值來獲得需要的輸出電壓。

1.2 HI-3582與FPGA間的接口設計

HI-3582的邏輯控制接口為3.3V電壓，可直接與FPGA互聯，如圖1所示。圖中的16位數據總線為雙向總線，發送數據時，FPGA通過該總線將發送的數據寫入HI-3582的FIFO中，接收數據時，FPGA通過該總線讀取HI-3582 FIFO中的數據。圖中的控制信號主要分為讀、寫兩類。

二、 HB6096通訊模塊軟件設計方案

上電復位后，軟件首先配置控制寄存器，對HI-3582進行初始化設置，主要包括：數據的接收和發送速率，數據的編碼格式，奇偶校驗方式，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，查詢方式發送。

1、接收軟件設計。中斷接收過程中，因為HI-3582有2個接收電路，如果這2個接收電路的標識#D/R1和#D/R2共享一個中斷，這樣就容易出現中斷覆蓋。這里，我們將這兩個標識信號寄存到FPGA內部的狀態寄存器內，由CPU循環的查詢相應的狀態位，以確定哪一路接收產生中斷，再進行相關的數據接收處理，其流程如圖3所示。

2、發送軟件設計。在進行數據發送過程中，首先檢查發送器的狀態，只有當標識TX/R為“1”時，發送器才能工作，此時，CPU依次發出兩個16位數據寫信號，實現一個HB6096數據的發送。

三、實驗驗證

軟件初始化時，將HI-3582控制寄存器的CR5設為“0”，此時芯片為自測試模式，發送通道發出的數據直接連接到兩個接收通道上，第一個接收通道接收的數據為無任何改動，第二個接收通道接收的數據按位反轉。實驗中，軟件發送的數據為“55aa aa55”，從第一個接收通道接收的數據為“55aa aa55”，從第二個接收通道接收的數據為“aa55 54aa”。芯片外循環自測試軟件初始化時，將HI-3582控制寄存器的CR5設為“1”，此時芯片為正常模式。實驗中，軟件發送的數據依然為“55aa aa55”，此時用示波器可以觀察到發送通道輸出的數據。此外，我們用導線將HI-3582的發送通道與兩個接收通道依次相連，通過調試串口觀察到兩個接收通道接收的數據均為“55aa aa55”。

四、 結論

針對在航空領域廣泛應用的HB6096總線，本文設計了一款以HI-3582為核心的通用HB6096總線通訊模塊，該設計方案簡單、有效，又能嚴格保證可靠性，完全能夠滿足現今飛機技術的嚴格要求，具有十分重要的實用價值。

參 考 文 獻

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

[2] 張戰平，陶健 等. 基于HS3282的ARINC429航空通訊總線設計. 航空計算技術，2009，09，39（5），107-110.

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