(1.中航工业西安航空打算技能研究所，陕西 西安710068；
2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西 西安710068；3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西 西安710068)
在面向新一代飞机管理系统的1394总线运用中，为知足节点标准化设计，提高电气特性旗子暗记质量，降落节点的掩护本钱，提出了一种基于1394总线协议的飞管1394总线接口模块。该模块具有功耗低、体积小、重量轻、可靠性高的特点，并且1394总线3个端口分别通过3根1394专用电缆以辫接办法引出，实现了接口的标准化和统一化。在充分理解1394总线协议的根本上，分别从硬件架构、逻辑设计和软件设计方面先容了飞管1394总线接口模块的设计与实现，通过测试与验证，表明该接口模块功能与性能知足机载环境的运用需求。
1394总线；飞机管理系统；AS5643协议；接口模块
中图分类号：TP393
A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.003
中文引用格式：蔡叶芳，张亚琦，牛少平，等. 飞管1394总线接口模块设计实现[J].电子技能运用，2016，42(6)：10-12，20.
英文引用格式：Cai Yefang，Zhang Yaqi，Niu Shaoping，et al. Design and implementation of aerocraft management 1394 bus interface module[J].Application of Electronic Technique，2016，42(6)：10-12，20.
0 弁言
随着航空电子系统综合化程度越来越高，1394总线系统中的设备繁芜程度提高，为实现1394总线系统接口的标准化哀求，设计一种飞管1394总线接口模块成为一定。模块采取统一设计，便于远程节点与总线网络的连接；为提高旗子暗记质量，采取辫接办法；并实现信息收/发和干系总线信息的监控功能。
飞管1394总线接口模块安装在飞机管理系统总线上远程节点的成品单元内，供应了远程节点与飞机管理系统总线通信的能力。该接口模块可供应知足飞机管理系统总线哀求干系的物理层和链路层硬件需求，采取辫接办法实现1394总线接口与飞机管理系统的连接，完成飞机管理系统总线与LRU主机掌握器之间的数据通信。
1 接口模块设计
飞管1394总线接口模块设计遵照1394总线通信系统的五层协议，如图1所示。个中，物理层与数据链路层由接口模块的硬件实现；1394协议通过FPGA逻辑和驱动软件实现；运用软件和驱动软件驻留在上位机中，运用软件通过调用驱动软件实现主机对模块基本资源的访问、数据通信、模块状态掌握、状态信息读取等功能[1]。
1.1 硬件架构
飞管1394总线接口模块实现1394总线接口、协议解析/处理及数据收发等功能，同时对外供应PCI或异步总线接口，实现与主机之间的数据交互，其硬件功能框图如图2所示。
飞管1394总线接口模块由FPGA芯片、链路层电路、物理层电路、1394接口电路、主机接口电路、复位电路、时钟电路、电源电路以及其他赞助电路等部分组成，各功能模块描述分别如下：
(1)FPGA电路：采取Actel公司大规模器件A3PE3000，紧张实现接口掌握、SAE AS5643协议处理和数据传输等功能[2]；
(2)链路层：支持1394a协议，实现链路层配置、总线组包和解包功能；
(3)物理层：支持1394b协议，实现总线仲裁以及收发数据编解码功能；
(4)耦合变压器：变压器作为物理层芯片和总线传输介质之间的耦合器件，起到了对吸收和发送终真个隔离保护浸染，防止总线上的滋扰或脉冲对核心器件的危害，增强了接口模块的可靠性和防护能力[3]；
(5)测温电路：实现对模块的温度采集和监控，对模块进行康健管理；
(6)复位电路：实现模块的上电复位功能，确保上电后该模块的电路单元事情在稳定状态下，上电复位采取RC上电防抖动电路来实现，供应给FPGA和PHY芯片作为复位输入；
(7)时钟电路：为FPGA、链路层和物理层芯片供应事情时钟；
(8)电源电路：支持DC-DC转换，为接口模块供应事情电源。
飞管1394总线接口模块实现单节点RN功能，在接口模块硬件设计根本上，兼容PCI和异步总线两种主机接口。个中PCI接口采取标准的PCI旗子暗记，主机通过接口模块上的TOLC连接器访问硬件资源并进行数据交互，完成FPGA与主机的通信；异步总线接口支持两种处理器： TMS320C6000系列和TMS320F281x系列，对应的外总线接口分别为EMIF接口和XINTF接口。
1.2 逻辑设计
飞管1394总线接口模块的功能紧张由FPGA实现，FPGA系统架构如图3所示。紧张功能模块包括：主机接口单元、吸收和发送数据存储区、吸收和发送配置DPRAM、配置表加载单元、寄存器主控模块、DM掌握模块、DM接口和MC接口模块、I2C接口模块。
个中寄存器主控模块紧张实现寄存器的访问；配置表加载模块将内部Flash中存储的特定格式配置表数据加载到寄存器和配置区中，并支持配置表头、配置表数据CRC校验及配置表加载重试功能。DM掌握模块紧张完成数据发送和吸收功能；DM接口模块完成写发送数据、读吸收数据、VPC校验（吸收）、处理CRC缺点数据包等功能。MC接口模块紧张完成对链路层芯片寄存器的读写访问、获取端口状态信息以及对链路层芯片进行初始化配置等功能；I2C接口模块完成对I2C芯片寄存器的访问功能。
1.3 软件设计
飞管1394总线接口模块驱动软件作为运用软件和系统硬件资源的中间层，由主机运用软件调用，实现接口模块初始化、通信及获取节点状态等功能。
驱动软件包括4个功能模块：系统掌握接口、系统配置接口、掌握接口、通用掌握接口，详细驱动功能框图如图4所示。
系统掌握接口紧张实现初始化、获取逻辑版本、获取配置表版本及软件版本功能，供应获取模块状态信息的软件接口。
系统配置接口紧张实现获取总线接口模块芯片ID、总线周期状态及BIT结果等功能，并供应对应功能软件接口。
掌握接口紧张实现收发异步流包、收发韶光应答、吸收STOF包及获取消息计数的功能，供应运用软件数据通信接口。
通用掌握接口紧张包含DPRAM访问接口、AS5643访问接口、1394链路层访问接口和配置区访问接口，实现驱动软件访问硬件资源的功能。
2 技能上风
与同类总线接口模块比较，飞管1394总线接口模块紧张技能上风如下：
(1)创新性地将1394总线旗子暗记通过辫接电缆办法引出，降落了旗子暗记衰减，提高了旗子暗记传输质量；
(2)兼容PCI和异步总线两种接口，知足不同成品多种主机接口的需求，办理产品统型问题；
(3)实现自适应多余度总线配置功能，提出了一种支持四余度总线配置表构造及加载方案，知足某机载产品多位置自适应的运用哀求；
(4)1394总线旗子暗记采取变压器耦合办法引出，供应3个Beta模式的端口，端口传输速率均可配置；
(5)创新性地提出S100B、S200B速率下的旗子暗记质量性能指标，完成1394接口物理层旗子暗记完全性剖析、设计及验证，有效地提高了总线旗子暗记传输质量，保障了数据传输可靠性[4]；
(6)与国外同类产品比较功耗较低（不大于2 W）、体积更小、重量更轻（包含连接器和最大长度线缆在内约170 g）、可靠性高，运用范围更广，知足机载及地面环境运用需求。
3 测试及验证
针对1394总线协议对接口模块的功能、性能及电气特性哀求，根据AS5643协议体系中的干系测试协议，分别对该模块的产品功能、电气特性、环境适应性等进行了全面测试[5]。如图5构建验证平台对其功能、性能进行验证。测试机箱与处理器机箱相连作为RN节点，便携式仿真器作为CC节点。通过串口线将便携式仿真器与PC连接、测试机箱与便携式仿真器间用1394线缆连接，实现CC节点与RN节点之间的信息交互。
按照飞管系统哀求，分别对接口模块的功能、电气特性及环境适应性进行详细测试，测试项及测试结果如表1所示，所有测试项均测试通过，知足飞管系统对接口模块的测试哀求[6]。
4 结论
通过对飞管1394总线的接口模块功能、性能，试验，系统联试，试飞验证等进行测试，结果表明，飞管1394总线接口模块实时性强，确定性强，性能稳定、可靠，并通过国军标软件工程化测试，知足机载安全关键子系统高速、可靠、接口统一的哀求，为航天、船舶等领域1394总线产品开拓供应设计参考和实践履历。
参考文献
[1] 赵彬，田泽，杨峰，等.基于AS5643协议的接口模块设计与实现[J]．打算机技能与发展，2013，23(8)：100-102.
[2] SAE AS5643/2 IEEE-1394b interface requirements for and aerospace vehicle applications[S].2006.
[3] SAEAS5643/1 S400 copper mediainterface characteristics over extended distances[S].2004.
[4] Sai Haowei.Analysis of a SAE AS5643 Mil-1394b based high-speed avionics network architecture for space and defense applications[C].Proc.of IEEE Aerospace Conference.[s.l.]:[s.n.]，2007.
[5] SAE AS5706 test plan/procedure for AS5643/1 S400 copper media interface characteristics over extended distances[S].2007.
[6] SAE AS5657 test plan/procedure for AS5643 IEEE-1394b interface requirements for and aerospace vehicle applications[S].2007.
