一种基于1553B总线的数据采集终端设计

2014-12-13牛茜

数字技术与应用 2014年8期

摘要：本文介绍了一款针对于1553B总线的数据采集终端的设计方法。该款终端在整个系统中，具备有特定的终端号，其功能是：将采集好的数据存储于FPGA中，当终端接到总线控制器的命令后，把存储的数据按要求发至1553B总线上。

关键词：数据采集曼彻斯特II型码 1553B总线 FPGA

中图分类号：TN919.6+4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）08-0177-02

随着1553B总线在国民工业、国防等领域的越来越多的应用，更多的设计者加入到了基于1553B总线接口的电子产品设计当中，本文就介绍了一种采用FPGA技术，针对1553B总线的数据采集终端的设计方法。该设计做为一个普通的终端接入总线网络中，当其接到控制器的命令后，按命令要求将采集到的数据处理后发送至总线上[1，2]。

1 总体设计简介

该终端的总体设计框图如图1所示，在该设计中被采集的模拟信号通过模数转换器AD转换为数字信息存储于FPGA中，为该终端设置相应的RT地址后接入总线网络。当控制器发出命令，命令该终端向控制器发送若干采集的数据时，将数据进行处理，具体表现为：加上相应的状态字并编码，经收发器、变压器最终传至总线上，等待控制器接收。绝大部分的功能模块都采用硬件描述语言，在FPGA当中编译实现。

2 数据采集终端FPGA设计

由图2可以看出，该设计在FPGA中的功能模块主要有四部分：编码器、译码器、数据采集用户逻辑和协议处理及功能控制模块，其中编码器和译码器不做详述[3]，数据采集用户逻辑可以根据用户需求灵活设计，其功能的主要部分集中于协议处理及功能控制模块部分。该部分完成的工作为：当控制器向该终端发出命令时，命令通过收发器进入FPGA中，经译码后进入CL模块，CL模块通过对照命令字中的地址位，区分是否该回应此命令，若应该回应则根据译码后的相应信息准备合适的状态字，并从数据采集用户逻辑中选取相应数目的数据附在状态字后，编码后通过收发器发送到总线上，对控制器的命令做出回应[4]。这样就形成了一个完整的数据采集终端，该终端可以响应控制器的命令，与控制器可以进行数据的传递，最终完成了我们的设计要求[5]。

3 仿真结果

仿真部分采用FPGA实时在线信号分析工具SignalTap II完成，其主要是将需观测信号的情况存储在FPGA中未使用的存储空间，再传送至计算机，以便测试者对各种信号的时序波形进行观察。

如图3所示，为对协议处理及功能控制模块的测试图。我们事先在数据采集用户逻辑中存入若干数据，这些数据除第0位置为7521H外，其余数据位分别为1111H、2222H……2323H、2424H等。若此时按控制器发出的传输数据命令，该命令要求该终端返回24个数据字。其测试结果如图3所示：终端首先回复状态字8000H，之后为24个数据字（在1553B总线中命令字和状态字的同步头为高/1，数据字的同步头为低/0，tx_dwz为同步头类型信号）。Enz为编码使能信号，Enz有效从发送状态字开始一直延续至数据字发送完毕为止[3]。

4 结语

本设计的设计特点有：用户逻辑设计灵活，协议处理及功能控制模块简单有效，编译码部分功能完善，最终完成了设计的初步设想，但是仍有许多不足，其中，采集到的数据存放于FPGA中，导致存储容量受限，若是需要大量存储的话则需外加存储设备，更改数据采集用户逻辑。随着1553B总线的民用化趋势，针对1553B总线接口的电子产品设计也将越来越多，其功能也将越来越完善。

参考文献

[1]胡亚平.1553B远程终端的设计[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2008，04（7）：55-56.

[2]陈世海.基于FPGA的数据采集及压缩系统设计：[D]太原：中北大学，2010.

[3]牛茜.基于FPGA的1553B总线监测系统设计[D].太原：中北大学，2011.