一种基于SoC1553B总线接口模块的实现

2020-02-19樊江锋赵婧华

数字通信世界 2020年1期

樊江锋，赵婧华，赵泽，叶波，杨彪

（中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，西安 710119）

1 研究背景

随着1553B总线技术的发展，一种应用于片上系统SoC1553B的低功耗、轻量化的总线接口产品应运而生。航空集成电路HKS1553BCRT内部包含ARM处理器、RTC实时时钟、HK1553B协议处理和1553B总线收发的功能，可实现GJB289A-97（数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线）中规定的BC/RT以及MT的功能，是一款通用化、低功耗的通信处理芯片。应用该集成电路实现的1553B总线接口模块功耗低、体量小，可以适用于PCI总线、PCI-E总线、LBE总线、VME总线等多种总线接口，本文主要介绍PCI总线接口的SoC1553B总线接口模块的实现。

2 PCI总线接口的SoC1553B接口模块的实现

PCI总线接口的1553B多路数据总线接口模块简称PMCMBI模块，PMC-MBI模块片上系统HKS1553BCRT实现，该系统内部含有ARM处理器，并具有RTC实时时钟电路，1553B总线收发电路，1553B总线解码分析、串并转换功能，HKS1553BCRT内部有双端口存储器，作为MBI模块收到的1553数据和系统主机共享使用。PMC-MBI模块设计和主机的接口为PCI总线，系统主机通过PCI总线初始化和驱动MBI模块工作，PMC-MBI模块的结构框图见图1。

图1 PMC-MBI模块原理框图

2.1 时钟电路

PMC_MBI模块HKS1553BCRT的内部处理器ARM时钟电路是由PCI总线提供33MHz的时钟，该时钟信号由主机端的PCI总线发送给MBI模块。1553B协议处理器部门的工作频率为12MHz，该频率由MBI模块上的晶振产生，该晶振选用3.3V的低功耗晶振芯片，芯片输出的12MHz直接供HKS1553BCRT系统内部的1553B协议处理器使用。

2.2 复位电路

PMC_MBI模块复位信号包括由MAX791产生的上电复位，该复位电路在监控5V正常输出200ms后复位结束，MBI模块开始工作，HKS1553BCRT系统内部的传输层软件开始运行，初始化内部的双端口存储器和1553B协议处理器，等待系统主机的命令。

PMC_MBI模块具有软件复位功能，软件复位是指系统软件通过对MBI模块的特定的IO接口地址写“1”来触发HKS1553BCRT芯片内部复位，MBI模块在软件复位后，HKS1553BCRT系统内部的传输层软件重新运行软件，MBI模块全部功能复位。

上电复位和软件复位组成了PMC_MBI模块的复位电路，MBI模块上电可以完成自启动复位，也可由子系统主机根据软件运行情况进行适时复位，给系统软件提供了灵活的应用。

2.3 电源电路

PMC_MBI模块采用+5V供电方式，+5V供电由PCI总线提供，板内设计有DC/DC转换电路。HKS1553BCRT芯片的供电电压有+1.8V和+3.3V，PCI桥接器的供电电压有+2.5V和+3.3V，所以MBI内部选用了3个可通过配置电阻调节的DC/DC芯片完成3种低电压的输出，DC/DC电源电路选用不同容值的滤波电容并联对输出电压进行滤波，保证电源的纹波小于5%。给板内的芯片提供稳定、可靠的供电电路。

2.4 FLASH存储器

PMC_MBI模块包含FLASH存储器，FLASH存储器用来存储MBI模块的传输层软件。在产品的调试过程，通过ARM仿真器连接HKS1553BCRT芯片内部的ARM处理器，将传输软件烧录在FLASH存储器中。FALSH存储器支持多次擦写，具有写序列保护，存储器中存储的传输软件轻易不会被改写，仅在正常烧录软件时可以改写。

2.5 调试接口

PMC_MBI模块调试主要是通过ARM仿真器连接HKS1553BCRT芯片内部的ARM处理器来调试和开发。ARM仿真器可以调试HKS1553BCRT芯片内部的传输层软件、双端口存储器，FLASH、实时时钟等资源。

2.6 1533B接口

HKS1553BCRT芯片内部包含1553B协议处理器和1553B总线收发器，1553B总线收发器完成1553B差分曼彻斯特码到TTL电平信号的转换，1553B协议处理器完成TTL串行数据到并行数据的转换，并将接收的数据通过DMA方式写入内部的双端口存储器，供系统主机信息交换。

2.7 PCI桥接器

PMC_MBI模块与主机接口为PCI总线，PCI总线使用总线桥接器实现主机和MBI之间的互联，系统主机通过PCI总线访问MBI模块HKS1553BCRT芯片内部的双端口存储器，利用MBI驱动软件初始化和驱动MBI模块完成1553B总线通信功能。

表1 缺省的ARM处理器地址空间分配表

3 模块地址空间分配

3.1 ARM处理器地址空间分配

HKS1553BCRT芯片支持地址重映射和双口存储器地址空间可配置，故地址空间分配有六种方式，表1为缺省的ARM处理器地址空间分配表。

3.2 主机接口访问HKS1553BCRT芯片地址空间分配

HKS1553BCRT芯片支持多种主机接口，并且双口存储器容量可配置，通过对配置寄存器的配置，可以实现不同方式下地址空间的分配。通过主机接口对配置寄存器第15位及第14位（R15：14）设置实现双口存储器的容量配置，此时地址空间为存储器映射空间，如表2所示。表中参数m值由配置寄存器第15位及第14位（R15：14）确定，若R15：14=00时，m=3，若R15：14=01时，m=7，若R15：14=10时，m=F。