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用于星载非智能设备的IEEE 1394总线接口

潘明方  
【摘要】: 星载数据总线用于各星载电子设备之间的通讯和数据交换,是整个星载电子系统的关键部件之一。随着航天工程的不断发展,星载电子系统对星载数据总线的要求进一步提高,需要一种更先进的高速总线来支持各个电子设备之间高速、实时的数据传输。另一方面,航天电子系统正向小型化趋势发展。航天电子系统的小型化,为提高航天器性能、降低成本和缩短研发周期提供了可能,它已经成为现代航天工程的发展趋势之一。因此,研制一种通用、轻小型化的高速星载数据总线接口对未来航天工程应用具有重要意义。 在实际星载任务中,有些星载设备不带有CPU单元,但是也要使用高速数据总线来实现与其它设备的通讯,因此需要开发一种用于这类星载非智能设备的轻小型化高速总线接口,在实现高速数据传输的同时尽量减小整个星载电子设备的体积和功耗。本文选择了IEEE 1394高速串行总线,IEEE 1394总线遵从CSR体系结构,支持热插拔和即插即用,支持等时和异步两种传输模式,是NASA推荐用于未来空间应用的数据总线之一。 本课题设计了以Actel FPGA作为主控单元的用于星载非智能设备IEEE 1394接口原理样机。原理样机中主要包括主控FPGA、IEEE 1394协议芯片组、LVDS接口、ADC和DAC接口以及RS232调试接口等。在FPGA对总线接口板的控制实现过程中,还选用了开源的MC8051 IP作为控制单元,实现了一个简单的片上可编程系统,并对IEEE 1394总线功能作了测试和验证。 本文详细介绍了课题的背景和国内外发展近况、IEEE 1394总线的技术概要;论述了方案确定和硬件设计的过程,以及FPGA控制逻辑和MC8051 IP在FPGA中的实现;说明了IEEE 1394数据包的格式,进行了IEEE 1394总线的功能测试,并阐明了MC8051控制软件的实现方法。本课题所开发的用于星载非智能设备的IEEE 1394总线接口原理样机经过完善后可用于星载非智能设备中,对未来IEEE 1394总线的星载应用具有借鉴意义。


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