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基于VME总线的ARM7主控通信模块设计

作　者: 张新
导　师: 赵峰；付宇卓；黄栋杉
学　校: 上海交通大学
专　业: 集成电路设计与制造技术
关键词: VME总线 ARM7处理器 FPGA设计 ARINC429协议
分类号: V243
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 22次
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内容摘要

基于VME总线的ARM7主控通信模块是为满足航空电子系统技术发展的需要而研制设计的,是某航电分系统的控制、处理、通信的核心。本模块以ARM7处理器为控制核心,最高处理速度能达到100MIPS;内总线采用了VME64总线,能提供高达4.2Gbps的数据传输率,实现与其他模块的高速数据交换;集成了大容量的存储器和多路通信通道接口,利用大规模可编程器件最大能同时处理数十路ARINC429通信通道,实现与多个外系统的通信交联。本模块的设计着重在处理机架构、总线、通信接口三个技术方向进行了研究和创新;采用的ARM7嵌入式系统技术、VME总线接口技术、大规模FPGA设计技术等都是现今行业领域内流行的先进技术,将它们应用到航空电子系统的工程设计之中,弥补了我们在设计技术上的某些不足,具有十分重要的意义。本论文对整个模块的设计思路、设计方案和实现过程进行了详细的阐述。首先介绍了课题的来源、研究内容和意义,对系统做了一个简单的描述,以及本论文要完成的工作;接下来介绍了所采用的一些技术的资料背景,详细描述了系统的设计方案,包括硬件方案、软件方案以及一些关键技术、难点技术的设计思路;然后,详细的描述了模块的设计实现和功能调试过程,包括硬件的各个功能部分的调试和驱动软件编制、设计的改进和完善、以及部分仿真验证的结果;其中,基于FPGA技术设计的ARINC429通信芯片是一个关键的难点技术,文章中用单独的章节进行了专门的讨论;文章最后,总结了本课题的主要研究工作和成果,并对该设计的应用前景进行了展望。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-14
1 绪论  14-18
  1.1 课题项目说明  14
  1.2 课题研制背景  14-17
  1.3 主要研究内容  17
  1.4 课题研究的意义  17-18
2 主控通信模块整体设计方案  18-37
  2.1 概述  18-26
    2.1.1 系统总体结构  18-19
    2.1.2 ARM7 处理器概述  19-22
    2.1.3 ARINC429 协议简介  22-24
    2.1.4 VME 总线简介  24-26
  2.2 方案说明  26-34
    2.2.1 主要功能和性能  26-28
    2.2.2 硬件设计方案  28-33
    2.2.3 软件设计方案  33-34
  2.3 关键技术  34-36
  2.4 设计可行性分析  36-37
3 主控通信模块的软硬件设计与实现  37-70
  3.1 硬件电路设计  37-66
    3.1.1 控制处理内核  37
    3.1.2 总线控制器  37-44
    3.1.3 存储器  44
    3.1.4 看门狗和复位逻辑  44-46
    3.1.5 定时计数器  46
    3.1.6 中断控制  46-47
    3.1.7 时钟切换和激活  47-48
    3.1.8 I/O 接口  48
    3.1.9 JTAG 仿真接口  48-49
    3.1.10 RS232 通信接口电路  49
    3.1.11 RS422 通信接口电路  49-50
    3.1.12 ARINC429 通信接口电路  50-53
    3.1.13 VME 总线接口电路  53-64
    3.1.14 电源控制和电源中断  64-66
  3.2 软件设计  66-70
    3.2.1 启动配置程序  66-68
    3.2.2 汇编、C 语言混合编程  68
    3.2.3 驱动程序  68-70
4 基于FPGA 的多路通道ARINC429 芯片控制逻辑设计  70-95
  4.1 发送协议内核设计  70-74
    4.1.1 发送接口  70
    4.1.2 暂存器  70-71
    4.1.3 发射器  71-74
    4.1.4 握手协议  74
  4.2 接收协议内核设计  74-81
    4.2.1 接收接口  75
    4.2.2 锁存器  75
    4.2.3 接收器  75-76
    4.2.4 容错校验  76-80
    4.2.5 握手协议  80-81
  4.3 缓存FIFO 设计  81-84
    4.3.1 地址指针  82
    4.3.2 地址比较  82-83
    4.3.3 标志位  83-84
  4.4 控制内核  84-90
    4.4.1 缓存数据操作  84-87
    4.4.2 通道管理与切换  87-89
    4.4.3 地址映射  89-90
  4.5 外部接口  90-91
  4.6 性能分析  91-92
  4.7 仿真验证  92-93
  4.8 FPGA 设计中的几点体会  93-95
5 主控通信模块在系统里的测试与验证  95-99
6 总结  99-101
  6.1 技术成果  99-100
  6.2 应用前景  100-101
参考文献  101-105
致谢  105-106
攻读学位期间发表的学术论文  106

基于VME总线的ARM7主控通信模块设计

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