一种PXI规格的4Mbps 1553B总线通信板卡
技术领域
[0001] 本实用新型涉及航空
电子网络通讯技术领域，尤其涉及一种PXI规格的4Mbps 1553B总线通信板卡。
背景技术
[0002] MIL-STD-1553B总线简称1553B总线，1553B总线是飞机内部时分制命令/响应式多路复用
数据总线。1553B总线具有确定的传输延迟、可靠的传输能
力，以及较强的容错能力等特点，通信效率高，
修改、扩充和维护简便。目前已被广泛的应用到航空、航天、舰船、导弹等领域。
[0003] 随着航空航天技术的发展，航电系统交互信息数据量的日益增大，1Mbps的传统1553B总线，已经很难满足航电系统的发展要求。因此，需要开发更高速的1553B总线，4Mbps的1553B总线，甚至10Mbps的1553B总线。但是，目前还没有4Mbps 1553B的标准通信协议芯片，而且国内的4Mbps 1553B总线产品也很少。因此，4Mbps 1553B总线产品的研发具有很大的意义。
发明内容
[0004] 为了解决当前航空设备对1553B总线传输速度的要求，满足航电系统的发展需求，本实用新型提供了一种PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡，该板卡采用分立
电路实现4Mbps 1553B总线的通信电气标准，设计为PXI规格，可应用于所有PXI工控计算机中。
[0005] 所述PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡，包括：
PCI总线接口、PCI转PCIe桥片、现场可编程器件、4M 1553B 收发器、高速动态随机存取
存储器、总线
信号采集模
块、电气信号
波形发生数字模拟转换器、总线信号
电压幅度控
制模块、信号电平变换器、非易失闪存、电源管理模块、接
插件。
[0006] 其中，PCI总线接口连接PCI转PCIe桥片，PCI转PCIe桥片连接现场可编程器件，PCI转PCIe桥片实现PCI总线和PCIe总线之间的转换，现场可编程器件实现PCIe总线接口。
[0007] 现场可编程器件，连接PCI转PCIe桥片、4M 1553B 收发器、高速动态
随机存取存储器、总线信号采集模块、电气信号波形发生数字模拟转换器、总线信号电压幅度
控制模块、信号电平变换器、非易失闪存、电源管理模块，实现总体控制。
[0008] 4M 1553B 收发器，连接现场可编程器件、接插件，两个4M 1553B 收发器实现两个双冗余的4Mbps 1553B通道。
[0009] 高速
动态随机存取存储器连接现场可编程器件，用来实现1553B总线消息的缓存。
[0010] 总线信号采集模块，连接现场可编程器件、接插件，通过接插件的一路1553B总线信号经过总线信号采集模块处理后，进入现场可编程器件。
[0011] 电气信号波形发生数字模拟转换器，连接现场可编程器件、接插件，用于共模电压的注入或方波、
正弦波波形的输出。
[0012] 总线信号电压幅度控制模块，连接现场可编程器件、4M 1553B 收发器，用于实现1553B总线信号电压幅度的控制。
[0013] 信号电平变换器，连接现场可编程器件、接插件，用于实现直流时间的输入和输出或1553B通道触发的输入和输出。
[0014] 非易失闪存，连接现场可编程器件，用于数据存储。
[0015] 电源管理模块，连接PCI总线接口、PCI转PCIe桥片、现场可编程器件、4M 1553B 收发器、高速动态随机存取存储器、总线信号采集模块、电气信号波形发生数字模拟转换器、总线信号电压幅度控制模块、信号电平变换器、非易失闪存、接插件，用来为所述PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡提供所需的各种电压。
[0016] 接插件，连接4M 1553B 收发器、总线信号采集模块、电气信号波形发生数字模拟转换器、信号电平变换器，为所述PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡对外的1553B总线接口和信号电平变换器的连接器。
[0017] 所述4M 1553B 收发器包括：4M 1553B 收发模块、1553B隔离
变压器。
[0018] 其中，所述4M 1553B 收发模块包括MOS管搭建发送单元、485芯片搭建接收单元。
[0019] 所述4M 1553B 收发模块与1553B隔离变压器连接，实现4Mbps 1553B总线信号的接收和发送。
[0020] 单通道155B总线具有双冗余总线BUSA和BUSB。
[0021] 4M 1553B收发器由两组4M 1553B 收发模块和两个1553B隔离变压器组成，用来实现两个双冗余的1553B通道。
[0022] 本实用新型的有益效果是：所述PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡设计为PXI规格，该板卡提供两个双冗余的4Mbps 1553B通道。4Mbps 1553B收发电路采用分立器件搭建，满足4Mbps 1553B总线协议的电气要求。板卡采用Xilinx FPGA作为核心处理器件，实现自主研发的4M 1553B IP核。PCI总线通过桥片与FPGA连接，使用DMA的方式进行
大数据量的数据传输，从而大大提高了消息的处理能力和主机接口的数据传输带宽。板载两片128MB的DDR3 SDRAM用于1553B总线消息的缓存。同时，所述板卡还提供1553B总线波形监控功能、总线信号电压幅度可调、共模电压注入或任意波形的电气信号输出、直流时间编解码、
温度监控功能。所述板卡的性能及功能可以满足目前航电系统的要求。
[0023] 下面通过
附图和
实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0024] 图1为本实用新型提供的PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡的结构
框图。
[0025] 图2为本实用新型提供的PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡包括的4M 1553B 收发器的结构框图。
具体实施方式
[0026] 如图1所示，为本实用新型提供的PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡的结构框图。所述PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡包括：PCI总线接口11、PCI转PCIe桥片12、现场可编程器件13、4M 1553B 收发器14、高速动态随机存取存储器15、总线信号采集模块16、电气信号波形发生数字模拟转换器17、总线信号电压幅度控制模块18、信号电平变换器19、非易失闪存20、电源管理模块21、接插件22。
[0027] 其中，PCI总线接口11连接PCI转PCIe桥片12，PCI转PCIe桥片12连接现场可编程器件13，PCI转PCIe桥片12实现PCI总线和PCIe总线之间的转换，现场可编程器件13实现PCIe总线接口。
[0028] 主机接口为PCI总线接口，PCI转PCIe桥片12由PEX8112桥片实现，主机与所述PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡采用DMA（字节存储器
访问）的方式进行大数据量的数据传输，从而大大提高了主机接口的数据传输带宽。
[0029] 现场可编程器件13，连接PCI转PCIe桥片12、4M 1553B 收发器14、高速动态随机存取存储器15、总线信号采集模块16、电气信号波形发生数字模拟转换器17、总线信号电压幅度控制模块18、信号电平变换器19、非易失闪存20、电源管理模块21，现场可编程器件13采用Xilinx Artix-7 FPGA实现，作为核心处理器件，实现总体控制。
[0030] 4M 1553B 收发器14，连接现场可编程器件13、接插件22，两个4M 1553B 收发器14实现两个双冗余的4Mbps 1553B通道。4M 1553B 收发器14，一端连接现场可编程器件13，用现场可编程器件13来实现4M 1553B IP核，现场可编程器件13输出和输入的1553B总线信号均为串行的曼彻斯特
编码信号，该信号经过4M 1553B 收发器14后，通过4M 1553B 收发器14另一端连接的接插件22以及1553B线缆连接到1553B总线系统中。
[0031] 高速动态随机存取存储器15连接现场可编程器件13，用来实现1553B总线消息的缓存；高速动态随机存取存储器15包含两片128MB的DDR3 SDRAM，分别用于两个1553B通道的总线消息缓存，更好的满足多通道全功能1553B协议的实现要求。
[0032] 总线信号采集模块16，连接现场可编程器件13、接插件22，包括两个
运算放大器和一个
采样时钟为125MHz，14位的高速高
精度ADC，用于实现对4Mbps 1553B总线波形的信号采集。接插件22上的一路1553B通道的双冗余信号BUSA和BUSB分别连接到ADC前端的两个
运算放大器，经过运算发大器之后的两路信号，分别连接到ADC的两个输入上，由ADC完成对BUSA和BUSB两路信号的
模数转换，ADC的输出连接到现场可编程器件13，由现场可编程器件13实现对ADC数字输出的进一步处理。
[0033] 电气信号波形发生数字模拟转换器17，连接现场可编程器件13、接插件22，包括一个DAC和驱动电路，现场可编程器件13输出的波形，经过DAC和驱动电路输出到接插件22，用于共模电压的注入或方波、正弦波等波形的输出。
[0034] 总线信号电压幅度控制模块18，连接现场可编程器件13、4M 1553B 收发器14，包括一个DAC和驱动电路，用于实现1553B总线信号电压幅度的控制。
[0035] 信号电平变换器19，连接现场可编程器件13、接插件22，用于实现直流时间的输入和输出或1553B通道触发的输入和输出。
[0036] 非易失闪存20，连接现场可编程器件13，用来存储FPGA编程文件。
[0037] 电源管理模块21，连接PCI总线接口11、PCI转PCIe桥片12、现场可编程器件13、4M 1553B 收发器14、高速动态随机存取存储器15、总线信号采集模块16、电气信号波形发生数字模拟转换器17、总线信号电压幅度控制模块18、信号电平变换器19、非易失闪存20、接插件22，用来为所述PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡提供所需的各种电压。
[0038] 接插件22，连接4M 1553B 收发器14、总线信号采集模块16、电气信号波形发生数字模拟转换器17、信号电平变换器19，为所述PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡对外的1553B总线接口和信号电平变换器19的连接器。
[0039] 如图2所示，为本实用新型提供的PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡包括的4M 1553B 收发器的结构框图。4M 1553B 收发器14包括：4M 1553B 收发模块30、1553B隔离变压器40；其中，4M 1553B 收发模块30包括MOS管搭建发送单元31、485芯片搭建接收单元32；
4M 1553B 收发模块30与1553B隔离变压器40连接，实现4Mbps 1553B总线信号的接收和发送。
[0040] 单通道155B总线具有双冗余总线BUSA和BUSB。4M 1553B收发器14由两组4M 1553B 收发模块30和两个1553B隔离变压器40组成，用来实现两个双冗余的1553B通道。
[0041] 其中，MOS管搭建发送单元31采用双MOS管推免输出结构实现，驱
动能力强，并通过对MOS管的供电电压控制实现
输出信号摆幅控制。485芯片搭建接收单元32采用485接收芯片与发送电路输出端进行阻抗耦合实现。MOS管搭建发送单元31、485芯片搭建接收单元32，均与1553B隔离变压器40连接，阻抗稳定良好，可靠性强。
[0042] 本实用新型的有益效果是：所述PXI规格的4Mbps 1553B总线通讯板卡设计为PXI规格，该板卡提供两个双冗余的4Mbps 1553B通道。4Mbps 1553B收发电路采用分立器件搭建，满足4Mbps 1553B总线协议的电气要求。板卡采用Xilinx FPGA作为核心处理器件，实现自主研发的4M 1553B IP核。PCI总线通过桥片与FPGA连接，使用DMA的方式进行大数据量的数据传输，从而大大提高了消息的处理能力和主机接口的数据传输带宽。板载两片128MB的DDR3 SDRAM用于1553B总线消息的缓存。同时，所述板卡还提供1553B总线波形监控功能、总线信号电压幅度可调、共模电压注入或任意波形的电气信号输出、直流时间编解码、温度监控功能。所述板卡的性能及功能可以满足目前航电系统的要求。
[0043] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
