基于FPGA曼彻斯特编码器的设计

1、 毕业设计（论文）开题报告题目基于FPGA 的曼彻斯特编码器的设计专 业 名 称 电子信息工程班 级 学 号 078205224学 生 姓 名 林 玉指 导 教 师邹 琼填 表 日 期 2011 年 2 月 22 日一、选题的依据及意义：航空航天产业是国家综合国力的集中体现和重要标志，是国家先进制造业的重要组成部分，是国家科技创新体系的一支重要力量。我国政府高度重视航空航天产业发展，“十二五”期间将进一步加大政府支持力度，促进航空航天产业快速发展。在飞机制造中，航空电子系统是其中重要的组成部分，而航空电子系统中数据总线是关键技术之一。1553b 总线又称MILSTD1553B 总线，最早是美国

2、军方专为飞机上设备制定的一种信息传输总线标准，也就是设备间传输的协议。它是飞机内部时分制命令/响应式多路复用数据总线，能挂31个远置终端，采用指令/响应型通信协议；它有三种终端类型：总线控制器（BC ）、远程终端（RT ）和总线监视器（BM ）；信息格式有BC 到RT 、RT 到BC 、RT 到RT 、广播方式和系统控制方式；传输媒介为屏蔽双绞线，具有双向传输特性，其传输速度为1Mbps ，传输方式为半双工方式，采用曼彻斯特码进行编码传输。1553B 总线的优良性具有能够满足武器通信系统的要求，从而使其在现代武器系统中得到了越来越多的重视，已成为战车、舰船、飞机等武器平台上电子系统的主要工作支

3、柱。自主研发1553B 相关产品首先必须解决曼彻斯特码的编码、解码。本文的主要工作就是研究1553B 曼彻斯特码编码器的设计及实现。曼彻斯特码编码器是1553B 总线接口中最为重要的器件之一，它直接关系到总线数据能否严格按照MIL SID 一1553B 标准协议来进行传输，是其三种类型字传递的门户端口模块。本课题设计就是基于FPGA 的曼彻斯特编码器的设计。二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：1980年，美国空军对该标准作了局部修改和补充。该标准作为美国国防部武器系统集成和标准化管理的基础之一，被广泛的用于飞机综合航电系统、外挂物管理与集成系统，并逐步扩展到飞行控制等系统及坦克、舰船、

4、航天等领域。它最初由美国空军用于飞机航空电子系统，目前已广泛应用于美国和欧洲海、陆、空三军，而且正在成为一种国际标准，生产公司有DDC 公司的BU-61580、HOLT 公司的HI-6110等。在国内，通过FPGA 来实现MIL-STD 1553B 协议是可行的，目前的科研院所和相关的单位在这方面作了大量的工作，设计出的协议芯片已经能够完全1553B 规范。恩菲特科技于2005年推出的EP-H31580就是典型的代表，其性能指标达到国外同类产品水平。基于EP-H31580开发的1553B 板卡的总线已经包括了PCI 、PXI/CPCI、VXI 、PC/104、PC/104+、PCMCIA 等，

5、在多家航空航天和兵器领域的科研院所和生产单位得到了广泛的应用。三、研究内容及实验方案1553B 总线接口模块的实现是采用FPGA 与处理器结合实现1553B 的协议模块。本系统采用这种方式，使用VHDL 语言实现1553B 的总线协议。该方案的成本很低，也很容易根据需要进行功能扩展，使用灵活。 图1 原理设计框图本系统研究的核心是曼彻斯特编码，也叫做相位编码(PE，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示0，用负的电压跳变表示1。因此，这种编码也称为相应编码。由于跳变都发生在每一个码元的中间，接

6、收端可以方便地利用它作为位同步时钟，这种编码也称为自同步编码。1553B 总线曼彻斯特码编码器的主要功能就是把来自外部的并行二进制数据转化为1553B 总线上传输的串行信息，并且对这些串行数据进行曼彻斯特码编码，再加上同步头和奇偶校验码，使之成为能够以1553B 总线协议所要求的格式在总线中传输的数据。四、目标、主要特色及工作进度：目标：使用可编程逻辑器件FPGA 完成1553B 总线内部接口的曼彻斯特码编码器的各项功能。主要特色：能把外部并行数据转换成FPGA 里曼切斯特码串行数据。它的跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，也可以作为数据信号根据码元中间的跳变。

7、工作进度：1、资料查找、方案论证、英文资料翻译、开题报告撰写。 第 1周-第 3周2、学习MIL-STD-1553B 总线的相关知识，熟悉曼彻斯特编码器原理。第 4周-第 7周3、 熟悉FPGA 编程，使用VHDL 语言完成曼彻斯特编码器的设计。第 8周-第14周4、归总系统文档，撰写毕业论文。 第15周-第17周5、准备答辩。 第18周五、参考文献1. 徐志军，EDA 技术与VHDL 设计M.北京:电子工业出版社，20092. 潘松、赵敏.EDA 技术及其应用M.北京:科学出版社，20083. 李洪伟等，基于Quartus II 的FPGA/CPLD设计M.北京:电子工业出版社，20064.

8、 杨凯， MIL-STD-1553B总线曼彻斯特码编码器的设计与实现D.四川大学，20065. 唐剑、王勇， MIL-STD-1553B总线曼彻斯特码编码器的CPLD 实现J.技术与市场，2008，26. 石红梅、刘泳， 采用FPGA 实现1553B 总线接口专用芯片设计C. 第十三届全国遥测遥控技术年会论文，20047. 解传军、王海滨，基于FPGA 的航空总线协议接口设计J.电子设计工程，20098. 郑友泉、现场可编程门阵列J.世界电子元器件，2005，109. 周密，金惠华，李化云1553B 总线协议IP 核设计与实现电子器件，200710. 徐欣，于红旗基于FPGA 的嵌入式系统设计M北京：机械。工业出版社200511. 罗志强航空电子综合化系统M北京：北京航空航天大学出版社，199012. Data Device CorporationMIL-STD-1 553 DESIGNERS GUIDEZ.199813. Xilinx INC.Spartan-3 FPGA Family：Complete Data Shee