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(多图) 用CPLD实现基于PC104总线的429接口板

电子开发网/作者:吴晓洁 翟正军?? 2008年05月23日 ?? 收藏0

  PC104总线系统是一种新型的计算机测控平台,作为嵌入式PC的一种,在软件与硬件上与标准的台式PC(PC/AT)体系结构完全兼容,它具有如下优点:体积小、十分紧凑,并采用模块化结构,功耗低,总线易于扩充,紧固堆叠方式安装,适合于制作高密度、小体积、便携式测试设备,因此在军用航空设备上有着广泛的应用,但也正是PC104板的这种小尺寸结构、板上可用空间少给设计带来了一定的困难,所以本设计采用了复杂可编程器件CPLD,用CPLD完成了PC104总线与429总线通讯的主要电路,大大节省了硬件资源,本文着重介绍了CPLD部分的设计。

  1 系统总体设计

  CPLD是一种复杂的用户可编程逻辑器件,由于采用连续连接结构,易于预测延时,从而使电路仿真更加准确。再加上使用方便的开发工具,如MAX+PLUSII、Quartus等,使用CPLD器件可以极大地缩短产品开发周期,给设计修改带来很大方便。本论文描述了利用开发工具MAX+PLUS II实现CPLD处理ARINC429数据通信。系统设计方案如图1所示。

系统设计方案

  ARINC429收发电路部分,由两组3282和3l82芯片构成,其中每组芯片实现二路接收、一路发送,其中的控制信号均有CPLD编程产生:在CPLD部分,D[0...15]为16位双向数据总线,实现AR1NC429收发电路与PC104总线接口之间的数据通信,IO16为16位芯片选择信号;在PC104总线接口部分,XD[0...15]为16位双向数据总线,XA[1...9]为地址总线,连接CPLD,进行选片操作,XIOR和XIOW 为IO读写信号,XAEN 是允许DMA控制地址总线、数据总线和读写命令线进行DMA传输以及对存储器和I/O设备的读写。

  2 系统硬件组成

  429的PC104总线接口板的硬件组成框图如图2所示,主要包括AR1NC429收发电路(HS3282和HS3l82芯片组)、CPLD、429板与PC 机的接口总线PC104总线、与外部的429接口IDC16插座、中断控制开关等,其关系如图2所示。

429的PC104总线接口板的硬件组成框图

  本接口板元器件布局如图3所示。

本接口板元器件布局

  3 CPLD内部功能及实现

  3.1 开发流程描述

  本系统中的CPLD使用Altera公司的MAX7000S系列可编程逻辑器件中的EPM7128SQC100-6型号,从最初的电路设计思想到MAX+PLUSII的波形仿真,再到CPLD芯片编程结束要经过的一般开发流程如图4所示。

CPLD芯片编程结束要经过的一般开发流程

  3.2 CPLD中的模块设计

  本设计中CPLD 的功能是实现ARINC429收发电路与接口板的接口总线PC104总线的数据通信。其功能模块可以分为6部分,以下逐一介绍各模块的功能及其实现的方法。

  (1)产生AR1NC429控制器HS3282所需的TTCLK时钟信号模块

  TTCLK即发射器时钟信号,本设计中该信号有480 KHZ和1 MHZ两种可选频率,是由一个48 MHZ的晶振提供信号给CPLD,然后由CPLD编程产生480KHZ和1MHZ两种信号以备选择。该模块用图形编辑的方式实现。要产生3282所需要的480KHZ信号需要对输入48MHZ信号进行两次10分频,要产生1 MHZ信号需要对输入信号进行6分频再8分频。6分频电路采用3个JK触发器实现,8分频电路采用74393实现,10分频电路采用7490实现。

  (2)产生复位信号/MR和控制发射器使能信号ENTX的信号ENT模块

  /MR是对3282的主复位信号,/MR将直接送到HS3282,而ENT将送到另一模块中,用于控制发射器使能信号ENTX的产生,ENTX=ENT*/TXR,其中TXR为发送缓冲区空标志。该模块也采用电路设计输入方式。其电路主要由4个D型触发器74LS74芯片来完成。输入为总线驱动器的前4个输出,即D0~D3,时钟脉冲为产生HS3282读写信号模块的一个输出信号/WR3,输出为两个HS3282的复位信号/MR1和/MR2以及ENT1和ENT2。本模块具体实现电路如图5所示。

本模块具体实现电路

点击看原图


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CPLD? PC104总线? 429接口板?

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