一种机载TM总线接口设计
作者:亚博全站APP官网登录 发布时间:2022-05-11 00:53
本文摘要:概要:在研发第四代战机过程中,TM总线沦为机载航空总线的研究热点之一。明确提出一种利用EDA技术的TM总线模块设计。硬件设计方面通过对TM总线协议的分析,使用可编程逻辑器件设计了主/从一体化TM总线控制器,并对TM总线控制结构和模块状态机运营机理展开了叙述。 软件部分构建了USB驱动研发和固件研发。关键词:机载计算机;测试确保总线;总线控制器;USB;固件航空电子系统是飞机上的一个最重要系统,它要求着飞机的登陆作战性能。

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概要:在研发第四代战机过程中,TM总线沦为机载航空总线的研究热点之一。明确提出一种利用EDA技术的TM总线模块设计。硬件设计方面通过对TM总线协议的分析,使用可编程逻辑器件设计了主/从一体化TM总线控制器,并对TM总线控制结构和模块状态机运营机理展开了叙述。

软件部分构建了USB驱动研发和固件研发。关键词:机载计算机;测试确保总线;总线控制器;USB;固件航空电子系统是飞机上的一个最重要系统,它要求着飞机的登陆作战性能。

随着科学技术的迅猛发展,登陆作战环境的变化,技术的变革与市场需求的转变,使航空电子技术大大出有,航空电子技术的变革也极大地提高了飞机的登陆作战性能。飞机功能的大大强化,使得F-22/F-35等先进设备飞机航电设备的成本也直线下降。为了使飞机的耗资与寿命成正比,只有提升系统的可维护性。当飞机具备较好的可维护性时,系统的维护费用、确保可玩性和全寿命周期费用才能获得减少,军机战斗力和快速反应能力才能获得提升。

1TM总线阐述TM(TestandMaintenance,测试与确保)总线是用作电子设备的子系统和模块的测试、临床与确保的标准底板总线,是针对模块和子系统而明确提出的一项新的检测技术,现应用于以F-22为代表的第四代飞机中。现明确提出一种TM总线的模块设计。TM总线使用主从式工作方式,系统中不存在一个TM总线主设备和多个TM总线从设备,从设备在主设备的命令下工作。本文的设计主要就是指测试数据角度抵达,测试数据通过主/从模块的控制器经USB模块展开数据传输、收集、处置后,送到计算机。

各模块通过TM总线控制器悬挂收到TM总线上,图1为总体设计。2系统硬件设计2.1系统硬件结构设计系统硬件设计还包括总线控制器、USB模块平台及PC相连几个部分,本文将讲解TIU(传输模块单元)通过USB模块展开数据传输的过程,整体结构框图如图2右图。

由图2由此可知,硬件总体结构数据传输可分成以下两大块:(1)在USB模块接管从TIU传输出有的数据,经过数据处理和数据解析,把数据说明成有实际意义的参数,动态表明在PC机的表明画面上。(2)从PC机来的数据,通过USB模块,开往TIU。2.2TIU设计在所设计的系统总体结构中,TM总线主/从模块上都有一个TIU,其基本功能是已完成TM总线协议及构建主从模块间的数据通信。

2.2.1TIU详细设计在TM-BUS控制器的研制中,主/从TM-BUS控制器构建一体化设计,通过掌控使TIU工作在主/从两种模式下,主方式下的TIU发送到命令,从方式下的TIU接管并执行命令。TIU结构设计图如图3右图。

2.2.2TIU的设计原理从数据信号流程方面来说:接收数据时,TM总线上的输出信号经过译码切换转入寄存器,在这里已完成数据串/并格式切换,展开奇偶校验检查,检查后如果准确,则通过地址较为逻辑,展开命令译码,按照所得出的命令送到所定义的有所不同起到的寄存器中。TIU继续执行掌控命令的过程如下:TIU链路层状态机掌控命令的接管,核心状态机继续执行该命令,并把待传输的接收者传输至移位寄存器中,再行由TIU链路层状态机掌控接收者传输。由软件构建的命令其继续执行过程是核心状态机将该命令传输至输出模块缓冲器并产生中断信号,模块中的CPU号召中断,从输出模块缓冲器中加载命令,展开测试操作者和模块确保操作者,并把结果载入状态寄存器或输出缓冲器,然后TM总线主控制器拿走该测试结果。

2.3TM总线状态机设计TM总线协议规定其链路层状态机分成主从两个状态机,由于TIU不不存在同时既作主又做从的工作模式,因此可以把主/从两个状态机自成一个。通过掌控使TIU工作在主/从两种模式下,主方式下的TIU发送到命令,从方式的TIU接管并执行命令。

图4居多状态机状态切换图。在TM-BUS主状态机状态标记中,最后两位回应在该状态下MCTL和MMD的值,状态切换的条件由状态变量M1,M2,M3回应。

图4中所标的切换条件为[M1,M2,M3]给定。POWERUP2_00为上电后或废黜后的状态;XFERl6_1X~XFER00_1X为数据传输状态;WAIT_00为错误状态,该状态完结的条件是MCTL与MMD再次发生传输冲突消失且消息传输完结;在PAUSE_01状态下放入等候;EOM_00为消息传输的接续和完结状态。主/从两个状态机自成一个状态机后,MCS和主权掌控状态机掌控不作何种状态机运营[M1,M2,M3]掌控主状态机的状态切换,从状态机的状态切换由MCTL和MMD掌控。2.4USB模块设计USB模块芯片使用了ISP1581。

ISP1581是Phil-lps公司托不应求的高速USB模块芯片,合乎USB2.0规范。它的内部构建了数据收发器、串行接口引擎(SIE)、并行接口引擎(PIE)、FIFO存储器(8KB)、存储管理单元(MMU)、微控制器模块和DMA(必要内存采访)管理器。外部电路模块非常简单,因ISP1581内部不具有微控制器,须要外接。本文的微控制器使用AT89C52单片机。

USB硬件模块主要还包括ISP1581,AT89C52,总体框架结构如图5右图。ISP1581通过16位数据总线与FPGA连接,AT89C52负责管理控制数据的DMA传输。

ISP1581与微控制器的通信通过一个高速(15MB/s或15Mword/s)的标准化并行接口AD[7:O]构建,并具备高速DMA模块。2.4.1USB接收数据模块构建本文使用的USB器件是具有DMA控制器的ISP1581,为了修改电路,使用ISP1581的DMA主控制器方式。如图6右图,当FPGA的FIFO剩标志为1时,单片机给ISP1581发送到催促有效地信号、写出信号和写出周期信号,给FIFO发送到读书催促信号和读书周期信号,当朗读的数据超过预计的数目时,单片机把ISP1581催促信号设置为违宪,等候下一组存储数据。

2.4.2读数据和并/串切换单片机把接管的掌控信号通过DMA传输地下通道把数据传遍FIFO中,其DMA传输过程和图6相近,只要把DIOW改为DIOR,把rdreq改为wreq就可以了,然后通过FPGA的内部逻辑放入16位分段数据展开并/串切换。3系统软件设计3.1USB固件(Firmware)程序开发固件只不过就是单片机的程序文件,主要已完成设备初始化、USB协议标准催促处置以及其他应用程序。

一般来说,固件程序的软件结构可设计为基于中断的分层结构,如图7右图。在固件程序中,后台的中断服务例程(ISR)负责管理从ISP1581搜集数据,当ISR搜集到了充足的数据时,通报前台主程序循环数据早已准备好,由主程序循环展开数据的处置。

以的批量传输端点为事例,当从主机接到一个数据包,就不会向为控制器产生一个中断请求,微控制器立刻号召中断。在中断服务例程中,固件程序将数据包从内部数据缓冲区移往到循环数据缓冲区,然后将数据缓冲区清零以使该端点可以接管新的数据包,这时微控制器可以继续执行当前更加应急或者还处理方式完了的任务,例如加载收集数据,然后回到到主循环中检查循环缓冲区否有新的数据,并展开处置。

3.2USB设备驱动程序研发驱动程序的基本功能是创建应用程序与USB模块之间的数据通讯。本设计使用DriverWorks研发USB驱动程序。应用程序可以利用Win32API必要调用驱动程序。

读书操作者就是指应用程序调用Win32API函数的ReadFile开始的。当应用程序调用ReadFile函数时,系统通过ntdll.dll调用ntreadfile向设备驱动程序发送到一个IRP,驱动程序接管到该IRP后,修筑借以接收数据的内存区,辨别所读数据否小于端点的仅次于信息包在规格(Maxsize),如果所读数据小于端点的仅次于信息包在规格,则此次不能加载Maxsize个字节,这样就不会导致数据遗失。因此,固件程序不应防止发送到小于端点Maxs-ize的信息包在,然后建立相应端点的URB并向下层驱动递交该URB,此时I/O管理器继续执行Read,把设备传到的数据放在缓冲区内。

明确过程如图8右图。4结语本文对TM-BUS技术在四代机中的应用于展开了分析,运用VHDL语言、FPGA、USB等技术,设计了TM-BUS接口板。在对TM-BUS控制协议分析的基础上,基于FPGA技术构建了TM总线协议,利用USB芯片ISP158l构建模块电路与上位机的相连,构建与PC机的数据通信,同时撰写了USB设备端的固件程序和PC机端的USB的设备驱动程序。通过试验得出结论:(1)TM总线技术为综合航空电子系统可测试性的发展获取了适当的技术途径;(2)基于FPGA技术构建的TM-BUS协议芯片,可有效地构建总线各项掌控功能。

对于一个简单系统的设计,初始阶段可能会不存在功能上的严重不足,这些不会逐步获得修正,因而本设计有提升和升级的空间。


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