基于USB接口1553B總線設(shè)備檢測系統(tǒng)設(shè)計

　1 引言

　　MIL-STD-1553B軍用總線標(biāo)準(zhǔn),在軍事裝備,特別是飛機(jī)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,艦載系統(tǒng)中也正在逐步推廣。對于1553B總線傳輸信息的飛機(jī)系統(tǒng),特別是由該總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的綜合航火控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)而言,系統(tǒng)時實監(jiān)測與在線故障診斷均建立在信息錄取的前提下。為了方便錄取1553B總線上傳輸?shù)男畔⒕托枰獞?yīng)用1553B總線到計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)接口轉(zhuǎn)換器,目前常用轉(zhuǎn)換器有1553B-PCI、1553B-VXI等,但在工程實踐過程中,它們存在體積大、價格高、使用不方便等缺陷。相比而言,USB接口具有體積小、攜帶方便、熱插拔等特征,具有不可替代的優(yōu)勢。

　　本文介紹的1553B設(shè)備檢測系統(tǒng)就是基于USB接口的。設(shè)計包含兩大部分：硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件設(shè)計主要實現(xiàn)1553B接口到USB接口的轉(zhuǎn)換;軟件設(shè)計主要是USB芯片固件開發(fā)、USB接口驅(qū)動、開發(fā)計算機(jī)測試1553B設(shè)備軟件。

　　2 硬件系統(tǒng)設(shè)計

　　本系統(tǒng)的硬件設(shè)計工作主要集中在1553B與USB總線接口的轉(zhuǎn)換設(shè)計。硬件系統(tǒng)分成三部分：1553B接口轉(zhuǎn)換電路、FPGA譯碼電路和USB接口電路。如圖1所示。

　　　　　　　　　　

圖1 硬件組成電路

　　2.1 1553B接口轉(zhuǎn)換電路

　　目前,1553B接口芯片種類繁多,根據(jù)工程應(yīng)用場合和實際需要,我們選用DDC公司BU-61580芯片。BU-61580芯片除了具有遠(yuǎn)程終端（RT）功能外,還可以用作總線控制器（BC）、總線監(jiān)控器（MT）。其內(nèi)部功能極強(qiáng),接口靈活、便于控制,有各種封裝形式和供電電壓供用戶選擇。

　　2.2 FPGA譯碼電路

　　FPGA作為現(xiàn)場可編程器件越來越廣泛地應(yīng)用到工程設(shè)計中。利用FPGA對系統(tǒng)中信號進(jìn)行譯碼可避免由于開始硬件電路設(shè)計考慮不周造成的硬件設(shè)計錯誤,而且方便系統(tǒng)的以后的升級。本系統(tǒng)中,FPGA通過1553B接口芯片讀取1553B總線上的數(shù)據(jù)并暫存在FPGA內(nèi)部RAM中,然后通知USB接口芯片把數(shù)據(jù)讀出;同時,還要通過USB接口接收從PC下發(fā)的數(shù)據(jù),重新打包,發(fā)送到1553B設(shè)備。

　　2.3 USB接口電路

　　USB接口控制芯片包含兩大類：一類是需要外置控制器的芯片,還有一類為內(nèi)置控制器,如Cypress公司的CY7C64613芯片。本系統(tǒng)選用PHILIP公司的PDIUSBD12芯片,需外置控制器的芯片。

　　PDIUSBD12芯片是帶有并行總線和局部DMA傳輸能力的全速USB接口器件。片內(nèi)集成了高性能USB接口器件、SIE、FIFO存儲器、收發(fā)器以及電壓調(diào)整器等,可與任何外部微控制器/微處理器實現(xiàn)高速并行接口（2MB/s）,完全能匹配1553B總線最高傳輸速率（1MB/s）[1]。USB 實現(xiàn)模塊的核心是PIDUSB12。外置控制器AT89C52的P0口接PIDUSBD12的DATA0～DATA7,用來傳輸要交換的數(shù)據(jù)。P0 口所有引腳都要外接上拉電阻。PIDUSBD12的片選信號和復(fù)位信號由AT89C52的P1.6與P1.7提供。AT89C52 的P3.6與P3.7作為PIDUSBD12的寫讀控制端,AT89C52和PIDUSBD12的ALE相連,PIDUSBD12的掛起狀態(tài)和中斷控制都接高電平。 PIDUSB12的D+和D-加上+5V電源|穩(wěn)壓器和地就構(gòu)成了USB接口,從而能與計算機(jī)相連。PDIUSBD12與USB的連接通過1.5K上拉電阻將D+置為高實現(xiàn),默認(rèn)狀態(tài)不與Vcc相連,可用SoftConnect技術(shù)通過AT89C52發(fā)送專門的命令來實現(xiàn)該連接,允許AT89C52在決定與USB建立連接之前完成初始化時序,USB總線連接可以重新初始化而不需要撥出電纜[2]。隨后USB設(shè)備識別和通信就要依靠固件程序和驅(qū)動程序了。