[發明專利]基于FPGA的多功能航空總線接口卡

有效

• 申請號: 201911302391.1
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111104353B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 范興亮;王震;秦鵬;姜文博;郭虎剛;余佩;尚明珠;王曉迪;李繁;石晨方;王江
• 申請（專利權）人: 陜西長嶺電子科技有限責任公司
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38;G06F13/42
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;張問芬

本發明公開了一種基于FPGA多功能航空總線接口卡，主要解決現有航空總線接口使用不靈活、集成度低、不同的總線設備間通信繁瑣的問題。其包括：FPGA電路、PLX9054橋接電路、接口電路、電源電路和VGA背板。以FPGA電路為核心，對經接口電路接收的數據進行處理，由橋接電路將數據送至CPCI總線完成數據接收；通過接收來自CPCI總線的控制指令和數據，由FPGA電路完成數據處理，并經接口電路將該數據送至外部總線接口完成數據發送；VGA背板根據控制指令從輸入的3路XGA信號中選出一路輸出并轉為VGA信號送至視頻采集設備。本發明通用性強、集成度高、操作便捷，可用于需要不同的總線間互相通信的航空電子設備。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，特別涉及一種航空總線接口卡，可用于航空電子系統中。

背景技術

隨著數字技術的發展，越來越多的航空電子設備采用數字化技術，功能相對獨立的航空電子系統逐步走向綜合，各子系統之間的數據通信變得尤為重要，促使了航空總線應運而生。目前總線種類繁多，在航空電子系統中，主要是ARINC429、ARINC453。由于航空電子子系統間大多只是簡單的單種總線協議，使不同總線設備間能互相通信變得十分必要。

目前，ARINC429和ARINC453接口設計多采用進口的專用器件加以實現，如DeviCeEngineering公司的DEI-1016，INTERSIL公司的HS-3282和DDC公司的BU-61580等。其中DeviCe Engineering公司的DEI-1016需要與電平轉換器BD429配套使用，包括一個單通發送器、兩個獨立的接收通道。INTERSIL公司的HS-3282是CMOS型429接口，它具有兩路接收和一路發送。DDC公司的BU-61580是一種多協議接口芯片，它需要8位/16位/32位單片機、ARM、DSP或CPU作為總線接口主處理器，它有兩個低功耗的雙端口收發器。這些專用器件均為進口器件，價格較高，路數有限使用不夠靈活，在完成多路多接口數據通信時需要多組芯片配合使用，導致硬件占用體積較大且不同的總線設備間互相通信繁瑣，集成度不高。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提出一種以基于FPGA的多功能航空總線接口卡，以有效降低系統體積，提高集成度，增加收發通道配置的靈活度。

本發明的技術思路是：采用標準6U板卡尺寸，以FPGA作為核心控制，對接收到的多路ARINC429、ARINC453數據進行緩存、數據解碼、串/并轉換、數據組幀等處理，通過CPCI總線將數據傳送至單板機完成數據接收；通過CPCI總線接收來自單板機的指令控制，在FPGA內部完成數據緩存、數據組幀，以需求的數據傳輸速率經ARINC429、ARINC45電平轉換后將數據送至相對應的外部總線接口即完成數據發送。通過采用FPGA為核心控制的全數字電路，靈活設置和便捷的數據傳輸控制，以滿足不同的總線設備間的互相通信。其實現方案如下：

一種以基于FPGA的多功能航空總線接口卡，包括接口電路、電源電路，其特征在于：

接口電路的輸入端連接有FPGA電路，用于數據緩存、數據發送并/串轉換、數據接收串/并轉換、數據組幀控制；該FPGA電路的輸出IO引腳并連有PLX9054橋接電路和VGA背板，PLX9054橋接電路用于接收CPCI總線或FPGA電路的數據傳輸請求，將緩存數據送至相應的數據總線；VGA背板用于接收FPGA電路的視頻切換控制信號，并將外部設備通過連接器輸入的三路XGA信號選擇一路轉換為VGA信號；

所述FPGA電路，包括：

CPCI接口讀寫控制模塊，用于完成CPCI總線上32bits數據的讀寫操作，將CPCI總線相關時序信號進行地址譯碼和時序控制；

數據發送緩存模塊，用于將CPCI接口讀寫控制模塊數據組幀后形成的32bits數據進行存儲；