航天地面测试中1553B-PCI接口转换技术实现

文章摘要：3.3 PCI 功能的实现PCI 协议接口芯片采用PLX9054，通过XILINX 的FPGA 实现PLX9054 与1553 总线协议的 通信。当计算机启动时，9054 需要串行EEPROM 为其提供一些必要的配置信息以实现对PCI 配置寄存器和本地寄存器的设置，这些信息除了局部空间的范围和基地址外，还包括设备信 息和中断资源等，这些需要我们事先烧写到EEPROM 中，本文EEPROM 采用93LC56B。实际应用中，需要根据存储空间大小配置相应的9054 的地址空间，1553B 总线控制器 本身含有1K 字的寄存器空间，为了扩大存储器空间，在FPGA 内例化了8K×16bits 的双口 R

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　　3.3 PCI 功能的实现

　　PCI 协议接口芯片采用PLX9054，通过XILINX 的FPGA 实现PLX9054 与1553 总线协议的 通信。当计算机启动时，9054 需要串行EEPROM 为其提供一些必要的配置信息以实现对PCI 配置寄存器和本地寄存器的设置，这些信息除了局部空间的范围和基地址外，还包括设备信 息和中断资源等，这些需要我们事先烧写到EEPROM 中，本文EEPROM 采用93LC56B。

　　实际应用中，需要根据存储空间大小配置相应的9054 的地址空间，1553B 总线控制器 本身含有1K 字的寄存器空间，为了扩大存储器空间，在FPGA 内例化了8K×16bits 的双口 RAM。在9054 的本地端，将地址总线设为32 位，每一次32 位的读写操作仅对其低16 位进 行，高16 位未用，因此实际需要配置2 倍于双口RAM 大小的空间，即32KByte,故EEPROM 中的局部地址空间0 范围寄存器设为FFFF8000，局部地址空间0 描述寄存器设为4B430043。

　　3.4 PCI 总线和1553B 总线的桥接

　　在PCI 总线一边，9054 的PCI 总线端需要和主机上的PCI 插槽进行连接。由于9054 是 专用的PCI 协议芯片，所以它的PCI 端可以直接通过插卡上的引线和PCI 插槽连接。

　　9054 的本地端和1553B 总线控制器HOST 端通过FPGA 实现逻辑转换。9054 支持三种传 输模式，即主模式、从模式和DMA 模式，DMA 模式适合突发的大量数据的传输，由于1553B 总线的数据速率为1Mbps,数据量很小，因此采用从模式中的单周期读写模式，相对于主模 式而言电路设计和时序控制也相对简单。

　　根据9054 从模式下单周期读写时序、1553B 总线控制器HOST 端时序和双口RAM 时序采 用如图2 所示的状态机实现PCI 总线对1553B 总线控制器和双口RAM 空间的读写操作。

　　图2 状态转换图

　　当9054 的局部总线复位信号有效后，状态机进入S0 状态，当启动本地总线的单周期写 操作时，在检测到地址选通信号有效，且写信号有效后，状态机进入S1 状态，将本地地址 总线赋给1553B 总线控制器的地址总线，状态机进入S2 状态，将本地数据总线赋给1553B 总线控制器的数据总线，直到数据写入后，状态机重新回到S0 状态；当启动本地总线单周 期读操作时，在地址选通信号有效且读信号有效后判断本地地址总线，当本地地址大于等于 1024 时，访问双口RAM 的B 端口，当本地地址小于1024 时，访问1553B 总线控制器内的寄 存器，这样做的好处是防止对双口RAM 操作时出现读写冲突的问题。

　　3.5 接口卡外围电路

　　接口卡外围电路主要包括收发器、变压器和 RT 子地址电路等。 收发器分为接收和发射两部分，接收部分的功能是将 1553 总线上传输的双极性差分曼 彻斯*转化为适合FPGA 输入的互补CMOS/TTL 电平。发射部分是接收部分的逆过程， 它将互补的CMOS/TTL 电平转为适合1553B 总线传输的双极性差分曼彻斯*。本设计收 发器采用HOLT 公司的HI1567，由于HI1567 的工作电压是5V，在与IO 电压非5V 的FPGA 互联时需要串接330 欧姆的电阻。

　　接口卡通过短截线与 1553B 主总线相连。在短截线和收发器之间需要设置隔离变压器， 以提供总线驱动电压，防止终端因短路引起损坏和接口卡产生的噪声影响1553B 主总线上的信号。短截线与1553B 主总线的连接方式有两种：直接耦合和变压器耦合。直接耦合是 直接将短截线连接到主总线。变压器耦合在直接耦合的基础上加了一个耦合变压器，对终端 实行两级隔离，增加了数据传输的距离，同时提高了系统的可靠性。直接耦合短截线的长度 最大为1 英尺（约0.3 米），而变压器耦合方式短截线最大可以达20 英尺（约6 米）。

　　本文 变压器采用HOLT 公司的PMDB2725EX，该变压器提供两种变压比，即1:2.5 和1:1.79，分 别适应直接耦合和变压器耦合两种方式。需要注意的是无论采用哪种方式，都必须在1553B 总线和变压器之间串联隔离电阻对总线进行短路保护。收发器和变压器电路如图3 所示。 RT 子地址不仅可以通过板卡上的手动开关来完成1553B 总线终端RT 地址的设置，也 可以通过上位机进行软件设置。

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