一種基于SoC1553B總線接口模塊的實(shí)現(xiàn)

樊江鋒，趙婧華，趙 澤，葉 波，楊 彪

（中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安航空計(jì)算技術(shù)研究所，西安 710119）

1 研究背景

隨著1553B總線技術(shù)的發(fā)展，一種應(yīng)用于片上系統(tǒng)SoC1553B的低功耗、輕量化的總線接口產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。航空集成電路HKS1553BCRT內(nèi)部包含ARM處理器、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘、HK1553B協(xié)議處理和1553B總線收發(fā)的功能，可實(shí)現(xiàn)GJB289A-97（數(shù)字式時(shí)分制指令/響應(yīng)型多路傳輸數(shù)據(jù)總線）中規(guī)定的BC/RT以及MT的功能，是一款通用化、低功耗的通信處理芯片。應(yīng)用該集成電路實(shí)現(xiàn)的1553B總線接口模塊功耗低、體量小，可以適用于PCI總線、PCI-E總線、LBE總線、VME總線等多種總線接口，本文主要介紹PCI總線接口的SoC1553B總線接口模塊的實(shí)現(xiàn)。

2 PCI總線接口的SoC1553B接口模塊的實(shí)現(xiàn)

PCI總線接口的1553B多路數(shù)據(jù)總線接口模塊簡稱PMCMBI模塊，PMC-MBI模塊片上系統(tǒng)HKS1553BCRT實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)內(nèi)部含有ARM處理器，并具有RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，1553B總線收發(fā)電路，1553B總線解碼分析、串并轉(zhuǎn)換功能，HKS1553BCRT內(nèi)部有雙端口存儲(chǔ)器，作為MBI模塊收到的1553數(shù)據(jù)和系統(tǒng)主機(jī)共享使用。PMC-MBI模塊設(shè)計(jì)和主機(jī)的接口為PCI總線，系統(tǒng)主機(jī)通過PCI總線初始化和驅(qū)動(dòng)MBI模塊工作，PMC-MBI模塊的結(jié)構(gòu)框圖見圖1。

圖1 PMC-MBI模塊原理框圖

2.1 時(shí)鐘電路

PMC_MBI模塊HKS1553BCRT的內(nèi)部處理器ARM時(shí)鐘電路是由PCI總線提供33MHz的時(shí)鐘，該時(shí)鐘信號由主機(jī)端的PCI總線發(fā)送給MBI模塊。1553B協(xié)議處理器部門的工作頻率為12MHz，該頻率由MBI模塊上的晶振產(chǎn)生，該晶振選用3.3V的低功耗晶振芯片，芯片輸出的12MHz直接供HKS1553BCRT系統(tǒng)內(nèi)部的1553B協(xié)議處理器使用。

2.2 復(fù)位電路

PMC_MBI模塊復(fù)位信號包括由MAX791產(chǎn)生的上電復(fù)位，該復(fù)位電路在監(jiān)控5V正常輸出200ms后復(fù)位結(jié)束，MBI模塊開始工作，HKS1553BCRT系統(tǒng)內(nèi)部的傳輸層軟件開始運(yùn)行，初始化內(nèi)部的雙端口存儲(chǔ)器和1553B協(xié)議處理器，等待系統(tǒng)主機(jī)的命令。

PMC_MBI模塊具有軟件復(fù)位功能，軟件復(fù)位是指系統(tǒng)軟件通過對MBI模塊的特定的IO接口地址寫“1”來觸發(fā)HKS1553BCRT芯片內(nèi)部復(fù)位，MBI模塊在軟件復(fù)位后，HKS1553BCRT系統(tǒng)內(nèi)部的傳輸層軟件重新運(yùn)行軟件，MBI模塊全部功能復(fù)位。

上電復(fù)位和軟件復(fù)位組成了PMC_MBI模塊的復(fù)位電路，MBI模塊上電可以完成自啟動(dòng)復(fù)位，也可由子系統(tǒng)主機(jī)根據(jù)軟件運(yùn)行情況進(jìn)行適時(shí)復(fù)位，給系統(tǒng)軟件提供了靈活的應(yīng)用。

2.3 電源電路

PMC_MBI模塊采用+5V供電方式，+5V供電由PCI總線提供，板內(nèi)設(shè)計(jì)有DC/DC轉(zhuǎn)換電路。HKS1553BCRT芯片的供電電壓有+1.8V和+3.3V，PCI橋接器的供電電壓有+2.5V和+3.3V，所以MBI內(nèi)部選用了3個(gè)可通過配置電阻調(diào)節(jié)的DC/DC芯片完成3種低電壓的輸出，DC/DC電源電路選用不同容值的濾波電容并聯(lián)對輸出電壓進(jìn)行濾波，保證電源的紋波小于5%。給板內(nèi)的芯片提供穩(wěn)定、可靠的供電電路。

2.4 FLASH存儲(chǔ)器

PMC_MBI模塊包含F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)MBI模塊的傳輸層軟件。在產(chǎn)品的調(diào)試過程，通過ARM仿真器連接HKS1553BCRT芯片內(nèi)部的ARM處理器，將傳輸軟件燒錄在FLASH存儲(chǔ)器中。FALSH存儲(chǔ)器支持多次擦寫，具有寫序列保護(hù)，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的傳輸軟件輕易不會(huì)被改寫，僅在正常燒錄軟件時(shí)可以改寫。

2.5 調(diào)試接口

PMC_MBI模塊調(diào)試主要是通過ARM仿真器連接HKS1553BCRT芯片內(nèi)部的ARM處理器來調(diào)試和開發(fā)。ARM仿真器可以調(diào)試HKS1553BCRT芯片內(nèi)部的傳輸層軟件、雙端口存儲(chǔ)器，F(xiàn)LASH、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等資源。

2.6 1533B接口

HKS1553BCRT芯片內(nèi)部包含1553B協(xié)議處理器和1553B總線收發(fā)器，1553B總線收發(fā)器完成1553B差分曼徹斯特碼到TTL電平信號的轉(zhuǎn)換，1553B協(xié)議處理器完成TTL串行數(shù)據(jù)到并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并將接收的數(shù)據(jù)通過DMA方式寫入內(nèi)部的雙端口存儲(chǔ)器，供系統(tǒng)主機(jī)信息交換。

2.7 PCI橋接器

PMC_MBI模塊與主機(jī)接口為PCI總線，PCI總線使用總線橋接器實(shí)現(xiàn)主機(jī)和MBI之間的互聯(lián)，系統(tǒng)主機(jī)通過PCI總線訪問MBI模塊HKS1553BCRT芯片內(nèi)部的雙端口存儲(chǔ)器，利用MBI驅(qū)動(dòng)軟件初始化和驅(qū)動(dòng)MBI模塊完成1553B總線通信功能。

表1 缺省的ARM處理器地址空間分配表

3 模塊地址空間分配

3.1 ARM處理器地址空間分配

HKS1553BCRT芯片支持地址重映射和雙口存儲(chǔ)器地址空間可配置，故地址空間分配有六種方式，表1為缺省的ARM處理器地址空間分配表。

3.2 主機(jī)接口訪問HKS1553BCRT芯片地址空間分配

HKS1553BCRT芯片支持多種主機(jī)接口，并且雙口存儲(chǔ)器容量可配置，通過對配置寄存器的配置，可以實(shí)現(xiàn)不同方式下地址空間的分配。通過主機(jī)接口對配置寄存器第15位及第14位（R15：14）設(shè)置實(shí)現(xiàn)雙口存儲(chǔ)器的容量配置，此時(shí)地址空間為存儲(chǔ)器映射空間，如表2所示。表中參數(shù)m值由配置寄存器第15位及第14位（R15：14）確定，若R15：14=00時(shí)，m=3，若R15：14=01時(shí)，m=7，若R15：14=10時(shí)，m=F。

表2 主機(jī)接口訪問SoC1553B地址空間分配

3.3 1553B協(xié)議處理器地址空間分配

1553B協(xié)議處理器可以訪問雙口存儲(chǔ)器，也可以讀取RTC的值，RTC的地址空間緊跟在雙口存儲(chǔ)器的后面，地址空間分配如表3所示，當(dāng)雙口存儲(chǔ)器容量為8KW時(shí)，m=2，n=3；當(dāng)雙口容量為16KW時(shí)，m=4，n=5；當(dāng)雙口存儲(chǔ)器容量為32KW時(shí)，m=8，n=9。

表3 1553B協(xié)議處理器地址空間分配

4 結(jié)束語

PMC-MBI模塊是一種基于PCI總線，采用多功能高速1553B總線接口SoC芯片實(shí)現(xiàn)，滿足BC/RT可配置的典型1553B總線接口模塊，PMC-MBI模塊廣泛應(yīng)用于各類嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的1553B通信，達(dá)到了低功耗、輕量化的特點(diǎn)，希望本文能夠?yàn)?553B總線互聯(lián)設(shè)計(jì)提供一定的幫助。