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基于CompactPCI总线的多功能串行通信接口设计

作　者: 张国伟
导　师: 黄建国
学　校: 电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: CompactPCI 串行通信接口 FPGA ARINC-429 UART
分类号: TN919.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前,航空机载电子设备接口的多样化致使设备间的数据通信困难,并且使对设备检测和维护效率大大降低。为了解决这一难题,并针对机载设备常用的串行接口,本课题研制了基于CompactPCI总线的多功能串行通信接口板卡。它不但能够实现多台不同串口设备之间高效率数据通信,而且能方便地完成对多台机载设备的自动检测的功能。本课题采用CompactPCI总线控制芯片+FPGA+电平转换电路的设计方案,来实现基于CompactPCI总线的3路RS-232、3路RS-422和3路ARINC-429串行总线通信接口的设计。CompactPCI总线负责本通信接口板卡与主控机进行数据通信,其总线接口控制芯片选用的是由PLX公司提供的PCI9030。利用可编程逻辑器件FPGA来实现UART和ARINC-429数据收发协议,其中包括数据缓存、数据格式转换和数据收发处理。电平转换电路是为了实现FPGA的LVTTL电平与各串口信号标准电平之间转换,其中RS-232和RS-422串行总线接口的电平转换电路分别采用MAX211E和MAX3490E转换芯片来完成；而ARINC-429,总线接口的电平转换电路则采用运算放大器和比较器搭建而成,来取代专用的调制解调芯片,进而降低研制成本。在本课题设计中,可编程逻辑器件FPGA是整个通信接口板卡的核心器件,它主要负责各串行总线数据传输协议逻辑电路实现。并且每路通道都设计了两个独立的发送和接收FIFO作数据缓存器,用来协调总线数据传输速率匹配问题。利用现场可编程门阵列FPGA器件来实现接口数据通信和串行通信协议,不仅有利于对接口总线数据传输规范的更改或系统升级,而且大大降低了通信接口研制成本。FPGA的设计是采用VerilogHDL描述性语言对系统各逻辑模块的RTL代码编写,并在集成开发环境QuartusⅡ6.0平台上来完成整个接口系统的设计、综合实现和布局布线,并借助于ModelSim SE6.0仿真工具对各功能模块的逻辑进行仿真。最后,将设计完成的通信接口板卡与相应的驱动程序联合测试结果表明：本设计通信接口板卡可以准确可靠的进行数据通信,而且实现了课题的所有功能和指标要求。

基于CompactPCI总线的多功能串行通信接口设计

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