一種PCI總線ARINC429通信卡實現方法

1 引言

　　ARINC429 總線具有設計維護方便,與航空電子系統兼容性好等優點,其作為一種重要的.已經廣泛的應用于民用飛機上,空客公司的A310 飛機和波音公司的747 飛機均采用了ARINC429 總線。國外對此方向的研究比較成熟,Actel 和CONder 等公司均推出了自己的ARINC429 總線產品,其產品大多收發通道在8路以上。國內實現ARINC429 協議大多采用HOLT 公司HS3282 或DEI 公司的DEI1016,采用這類實現方法雖然在一定程度降低了設計難度, 縮短開發周期, 提高了系統可靠性;但在實現多路收發時,不僅成本高, 大大增加了PCB 板的面積,而且影響數據的傳輸速率[2]。本文將介紹一種利用FPGA 實現多路ARINC429 編解碼,并且每路收發都可以改變波特率和字長的方法,在降低成本、減小PCB 板面積、提高系統特性的同時,在一定程度上提高了系統的可移植性和設計的靈活性。

　　2 總體方案

　　ARINC429 總線以串行差分方式傳輸數據,調制方式為雙極歸零制的三態碼方式,即總線A 和總線B 之間差分電平的“高”、“零”和“低”狀態傳遞信息。每幀數據可以為32 位或25 位, 幀長位32 位時,每幀數據由LABEL、SDI、DATA、SSM、P 五個部分組成;幀長位25 位時,每幀數據僅由LABEL、DATA、P 三個部分組成。幀與幀以4 比特位的靜默狀態區分,傳輸的波特率可以為100Kbit/s 或12.5Kbit/s。

　　根據ARINC429 總線的特點,采用如下的設計方案實現8 發8 收的PCI 總線ARINC429 通信卡:采用HI8444 和HI8585 實現ARINC429 電平和TTL 電平之間的轉換,HI8444 和HI8585 為HOLT 公司推出的專業ARINC429 電平轉換芯片,符合ARINC429 協議并滿足航空上的要求,均只需兩根信號線就可實現ARINC429設計傳輸,可以節省大量FPGA I/O 口和提高設計的靈活性;利用FPGA 實現ARINC429 協議的編解碼、數據的緩沖及通信控制;FPGA 與上位機之間采用PCI9030實現通信,PCI9030 符合PCI v2.2 規范,數據傳輸速率可達132Mbyte/s,遠大于8 路ARINC429 收發通道的數據傳輸速率,符合設計要求。總體框圖如圖1 所示。

圖1 總體方案框圖