基于VME的星载上行数据处理模块测试平台的设计与实现

1、    基于VME的星载上行数据处理模块测试平台的设计与实现        冯文全 张晓林 时间:2008年08月05日     字 体: 大 中 小        关键词:        ? 摘 要：关键词： VME总线? 测试平台? PSK FPGA? VME(Versa M

2、odule Eurocard)总线是一种计算机总线结构。Versa总线是由Motorola公司专为其MC6800处理器开发设计的，VME总线是在Versa总线的基础上发展起来的，主要采用了Versa总线的电气标准及欧式卡（Eurocard）的机械标准。VME总线在工业领域得到了广泛应用，航空、航天和军事等领域也大量采用VME总线。? 在以VME为背板总线的系统中，很多功能模块作为VME从设备存在于系统中。目前，市场上有关VME从设备的专用接口芯片功能复杂，成本很高，不被广泛使用，很多VME从设备都需要自行开发VME从设备接口。本文介绍一种围绕FPGA芯片设计VME总线从设备接口的技术。本文设计

3、的基于VME的测试平台是某星载上行数据处理模块的测试平台。1 VME局部总线11 VME总线的特性12 VME总线系统结构? VME总线主要由功能模块、底板接口逻辑和四组信号总线组成，功能模块通过底板接口逻辑、利用底板信号总线互相通信。其系统结构如图1所示。? 底板总线包括数据传送总线、优先级中断总线、数据传送仲裁总线和共用总线四种。VME总线的数据传输协议有两层：最底层为底板访问层，由底板接口逻辑、共用总线模块和总线仲裁模块组成；上层为数据传输层，由数据传送总线和优先级中断总线模块组成。? 四类不同的设备板中包括不同的功能模块，系统控制板包括系统时钟驱动器、电源监视、仲裁、菊花链和总线定时器

4、等功能模块；CPU板包括定位监视器、总线主控、请求器、中断处理、中断器等功能模块；存储器板和I/O设备板都包括目标和中断器等模块。2? 基于VME的星载上行数据处理模块测试平台的设计21 测试平台的系统组成? 星载上行数据处理模块由PSK解调卡、指令译码卡和存储器加载卡及VME接口卡组成，主要用来完成上行PSK副载波信号的解调、译码和处理。其中数据注入卡属于VME从设备。? 对星载上行数据处理模块进行测试的平台由VME机箱、仿真VME计算机、监测设备和运行在监控计算机上的监控软件组成，用来验证上行数据处理模块的功能及VME从设备接口的设计。系统组成框图如图2所示。? 上行数据处理模块所包括的功

5、能单元均以双高度VME卡的形式安装在VME机箱中，其中数据注入板卡通过VME接口与仿真VME计算机完成数据通信。? VME机箱是提供测试模块和被测模块的机械及电气安装载体。? 运行在监控计算机上的监控软件提供人机会话界面；设置测试床工作模式（自检/工作）；接收由VME仿真计算机传回的遥测参数，反映星上设备的工作状态；接收显示由VME仿真计算机传送的注入数据；接收显示检测设备发出的指令检测报告。22 监测设备的设计? 监测设备用来检测上行数据处理模块译码输出的指令代码，并且提供双电平状态信号，检测上行数据处理模块延时输出的控制信号、星上设备用电以及硬件复位等。原理框图如图3所示。?23? VME

6、仿真计算机的设计? VME仿真计算机负责管理上行数据处理模块的工作模式。它通过仿真VME总线时序对上行数据处理模块进行数据的访问，并且能够接收和响应上行数据处理模块的终端请求，然后读取遥控注入数据和遥测参数并传送给测试计算机。另外，仿真计算机还可以通过VME总线向上行数据处理模块发送间接指令。其原理框图如图4所示。?3 VME总线从设备接口的设计与实现31? EDA技术? 在现代电子系统设计领域，EDA技术已经逐渐成为电子系统的主要设计手段。FPGA（现场可编程门阵列）是EDA技术中重要的一种应用。FPGA器件在结构上由逻辑功能块排列为阵列，并由可编程的内部连线连接这些功能块来实现一定的逻辑功

7、能。本设计中遥测解调及遥控注入测试卡的数字和逻辑电路部分均由FPGA器件来完成，这里采用Altera公司的FPGA芯片ACEK1K30QC208。该芯片具有三万门可编程逻辑单元，属于Sram型的FPGA芯片，逻辑信息保存在芯片的静态存储器中，上电时动态加载。这种类型的器件在验证期间可以使用下载工具将逻辑加载到芯片中，验证完毕后需要将逻辑信息烧写在专门的PROM中，以后系统上电时，FPGA从PROM中自动加载逻辑。32? 从设备接口的设计? 在本设计中，VME从设备接口功能为(A24/D16)和(A16/D08)，对应的AM代码如下(IEEE STD 1014-1987)：? AM=0x2D?

8、Short supervisory access? (A16)? AM=0x29? Short nonprivileged access? (A16)? AM=0x3E? Standard supervisory program access (A24)? AM=0x3D? Standard supervisory data access (A24)? AM=0x3A? Standard nonprivileged program access (A24)? AM=0x39? Standard nonprivileged data access (A24)? AM=0x3F? Standard supervisory block transfer(A24)? AM=0x3b? Standard nonprivileged block transfer(A24)? VME总线特性为：? ·A24和A16访问? ·D16和D08(EO)访问? ·支持D16 BLOCK传输? ·支持D08(EO) BLOCK传输? ·支持RMW (Read-Modify-Write) 访问? ·支持ADO(Address Only)周期? ·支持Address pipelining?