USB的便携式ARINC429总线通信设备设计

文章摘要：3．2 C8051F340固件程序设计 C8051F340固件程序的开发是在Silicon Labs公司的C8051Fxxx IDE集成开发环境下完成的，采用C语言编程。Silicon Labs公司专为USB开发推出了USBXpress工具，USBXpress将单片机固件程序和上位机应用程序所需的USB设备驱动函数进行了封装，开发人员只需调用相关函数即可。图5为C8051F340固件程序的流程。其中，USB_clock_Start()、USB_Init()、USB_Int_Enable()均由USBXpress工具提供，可直接调用。3．3 上位机控制界面程序 上位机控制界面程序的开

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3．2 C8051F340固件程序设计
    C8051F340固件程序的开发是在Silicon Labs公司的C8051Fxxx IDE集成开发环境下完成的，采用C语言编程。Silicon Labs公司专为USB开发推出了USBXpress工具，USBXpress将单片机固件程序和上位机应用程序所需的USB设备驱动函数进行了封装，开发人员只需调用相关函数即可。图5为C8051F340固件程序的流程。其中，USB_clock_Start()、USB_Init()、USB_Int_Enable()均由USBXpress工具提供，可直接调用。

3．3 上位机控制界面程序
    上位机控制界面程序的开发在VC 6．O环境下完成。作为人机交互界面，其基本功能有：对设备进行复位；与设备进行USB通信；设置429通信的波特率、校验方式、数据长度；设置数据发送方式(手动或定时)；设置定时发送时间；显示接收数据。
    在上位机控制界面程序中，与设备间的USB通信是通过调用USBXpress工具提供的API函数完成的。USBXpress工具提供了10个API函数，其中最重要的就是SI_Write()和SI_Read()两个函数，它们分别实现写USB总线操作和读USB总线操作。

4 结论
    目前，该设备已投入某型机载设备的地面内场检测维护工作中。本文利用Silicon Labs公司的C8051F340单片机和Actel公司的ProASIC3系列FPGA设计的基于USB的便携式ARINC429总线通信设备，在地面内场检测维护工作中，工作状态稳定，性能可靠，很好地满足了预先的设计要求。

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2 硬件设计
2．1 C8051F340接口设计
    C8051F340作为设备的中央控制单元，其外围接口主要分为两部分：与PC机的USB通信接口和与ProASIC3的自定义总线接口。C8051F340的外围接口电路如图2所示。

    由于C8051F340片内集成了一个USB总线控制器，因此它与上位机的USB通信直接通过D+和D-两个差分信号引脚完成的，接口非常简单。C-8051F340与Pr0ASIC3之间的通信通过C8051F340的8位数据线、16位地址线，以及读()、写()、复位(RESET)3个控制信号来完成。
    C8051F340与ProASIC3均采用USB总线供电，C8051F340采用3．3 V供电，而ProASIC3采用3．3 V和1．5 V供电。由于USB总线提供的是5 V电源，因此在本设计中采用了美国NS公司的电源稳压芯片LMlll7。该芯片根据电压输出的不同分为不同的型号，这里选用了1．5 V和3．3 V两种型号。
2．2 429电平转换电路设计
2．2．1 429发送通道电平转换电路
    429发送通道电平转换电路的功能是将ProASIC3产生的CMOS电平信号转换为429电平信号。目前有几家公司专门从事429通信芯片的生产，其中也包括429发送通道电平转换芯片。采用这种专用芯片的优点是接口电路设计简单，缺点是芯片价格昂贵。本设计的需求为8路发送通道，从成本上考虑，不易采用专用芯片，而是利用集成运放设计发送通道的电平转换电路。图3为429发送通道电平转换电路。图中的A和B是由ProASIC3产生的信号，TXA和TXB是经电平转换电路调理后形成的ARINC429信号。表1为429发送通道电平转换电路的功能表。

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