一种MIL-STD-1553B总线协议控制器的制作方法

本发明涉及集成电路设计互连总线技术领域，特别涉及一种mil-std-1553b总线协议控制器。

背景技术：

随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，各种总线技术也不断丰富和完善。数据总线是不同系统之间进行数据和信息交换的媒介，在航空电子系统中，需要较多种类的硬件接口来连接各种航空专用电子设备。随着航空电子系统复杂度的不断提升，则需要大量的电缆来连接设备，这些电缆占用较多的设备内部空间，增加整个系统的重量，使之变得十分复杂和混乱；而且后期对这些连线的维护和测试成本将极大地增加。

mil-std-1553b总线技术最初应用在军事航空领域，但其在民用方面的运用也越来越广泛，mil-std-1553b总线技术简称为1553b总线，其全称为飞机内部时分制指令响应式多路传输数据总线。1553b总线具有分布处理、集中控制、实时响应和高可靠性的特点，已成为航空航天领域的主流总线标准，其主要应用在航空、航天测控网络、工业控制等技术领域。现有总线协议最重要的问题是内存访问，总线协议控制器和处理器在访问内存时可能会产生冲突。处理器串行处理任务也使得数据传输率较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种mil-std-1553b总线协议控制器，以解决现有的协议控制器访存冲突和数据率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种mil-std-1553b总线协议控制器，与外部处理器相连，所述mil-std-1553b总线协议控制器包括仲裁器、配置寄存器模块、存储器模块、协议控制单元、并串转换模块、串并转换模块、曼彻斯特编码模块和曼彻斯特译码模块；其中，

所述仲裁器、所述存储器模块、所述配置寄存器模块、所述并串转换模块、所述串并转换模块均和所述协议控制单元相连，所述协议控制单元发起并控制1553b总线上的所有数据传输；

所述仲裁器和所述存储器模块相连，所述仲裁器用于避免所述处理器和所述协议控制单元访问内存时产生冲突；所述存储器模块存储1553b总线传输消息以及对应的控制信息；

所述并串转换模块和所述曼彻斯特编码模块相连，所述串并转换模块和所述曼彻斯特译码模块相连；所述串并转换模块和所述并串转换模块分别进行串行数据和并行数据间的转换，所述曼彻斯特编码模块和所述曼彻斯特译码模块分别对数据进行编码和译码，其外部输入输出均与1553b总线相连接。

可选的，所述mil-std-1553b总线协议控制器还包括处理器接口单元，所述仲裁器、所述存储器模块和所述配置寄存器模块均与所述处理器接口单元相连，所述mil-std-1553b总线协议控制器通过所述处理器接口单元与外部处理器连接。

可选的，所述处理器接口单元能够使所述处理器并行处理任务，以提高数据处理效率。

可选的，所述配置寄存器模块通过配置包括寄存器以及消息计数器在内的信息，实现对所述1553b总线数据传输的控制。

可选的，所述存储器模块包括堆栈指针、消息计数器、消息描述符块和消息块部分，所述存储器模块通过堆栈存储消息的详细信息，每条消息保存在指定的消息块区域中，所述堆栈指针指向每个消息的块状态地址。

可选的，所述存储器模块的堆栈指针指向每个消息的块状态地址，堆栈指针的值每次增加3，每条消息处理完成后，消息计数器的值增加1。

可选的，所述曼彻斯特编码模块和所述曼彻斯特译码模块采用双相曼彻斯特ⅱ编码方案，对16位信息字段进行编码，译码器识别和确认同步脉冲，解码数据位并执行数据奇偶校验。

可选的，通过如下流程进行数据传输：

步骤一：在空闲状态时，所述mil-std-1553b总线协议控制器持续监测start开始信号；

步骤二：获取有效的开始信号后，进行message初始化操作，并传输命令字；

步骤三：当发送/接收信号为高时，代表控制远程终端传输数据；

步骤四：远程终端接收到控制字，远程终端先发送状态字，再发送数据；

步骤五：如果步骤三中的发送/接收信号为低时，代表远程终端接收数据，当远程终端接收到命令字和数据字时，远程终端发送状态字指示无错误接收；

步骤六：所述mil-std-1553b总线协议控制器进入消息间隔时间，消息间隔时间结束后，返回步骤二，进行消息初始化；

步骤七：不进行数据传输时，所述mil-std-1553b总线协议控制器返回步骤一，进入空闲状态。

在本发明中提供了一种mil-std-1553b总线协议控制器，与外部处理器相连。所述mil-std-1553b总线协议控制器包括仲裁器、配置寄存器模块、存储器模块、协议控制单元、并串转换模块、串并转换模块、曼彻斯特编码模块和曼彻斯特译码模块；其中，所述仲裁器、所述存储器模块、所述配置寄存器模块、所述并串转换模块、所述串并转换模块均和所述协议控制单元相连，所述协议控制单元发起并控制1553b总线上的所有数据传输；所述仲裁器和所述存储器模块相连，所述仲裁器用于避免所述处理器和所述协议控制单元访问内存时产生冲突；所述存储器模块存储1553b总线传输消息以及对应的控制信息；所述并串转换模块和所述曼彻斯特编码模块相连，所述串并转换模块和所述曼彻斯特译码模块相连；所述串并转换模块和所述并串转换模块分别进行串行数据和并行数据间的转换，所述曼彻斯特编码模块和所述曼彻斯特译码模块分别对数据进行编码和译码，其外部输入输出均与1553b总线相连接。本发明提供的mil-std-1553b总线协议控制器实现灵活可配置，能够运用在航空航天领域和民用技术领域，满足总线传输需求。

本发明具有如下优点：

1）采用曼彻斯特ⅱ双相编码方案，曼彻斯特编码具有错误检测容易和抗干扰能力强等优点，这提高了整个系统的可靠性；

2）通过仲裁器来访问存储器，避免处理器和协议控制单元在访问内存时可能会产生冲突，仲裁器的加入消除了这一电路设计隐患；

3）单次传输的消息帧中消息数目可配置，在存储器模块中对要处理的消息数量可以进行编程。存储器模块中设置消息计数器，对消息数量进行计数。

附图说明

图1是本发明提供的mil-std-1553b总线协议控制器的结构示意图；

图2是本发明提供的mil-std-1553b总线协议控制器进行数据传输的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种mil-std-1553b总线协议控制器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

本发明提供了一种mil-std-1553b总线协议控制器，与外部处理器相连，其结构如图1所示，所述mil-std-1553b总线协议控制器包括仲裁器、配置寄存器模块、存储器模块、协议控制单元、并串转换模块、串并转换模块、曼彻斯特编码模块和曼彻斯特译码模块；其中，所述仲裁器、所述存储器模块、所述配置寄存器模块、所述并串转换模块、所述串并转换模块均和所述协议控制单元相连，所述协议控制单元发起并控制1553b总线上的所有数据传输；所述配置寄存器模块对本mil-std-1553b总线协议控制器中的寄存器进行配置；所述仲裁器和所述存储器模块相连，所述仲裁器用于避免所述处理器和所述协议控制单元访问内存时产生冲突；所述存储器模块存储1553b总线传输消息以及对应的控制信息；所述并串转换模块和所述曼彻斯特编码模块相连，所述串并转换模块和所述曼彻斯特译码模块相连；所述串并转换模块和所述并串转换模块分别进行串行数据和并行数据间的转换，所述曼彻斯特编码模块和所述曼彻斯特译码模块分别对数据进行编码和译码，其外部输入输出均与1553b总线相连接。进一步的，所述mil-std-1553b总线协议控制器还包括处理器接口单元，所述仲裁器、所述存储器模块和所述配置寄存器模块均与所述处理器接口单元相连，所述mil-std-1553b总线协议控制器通过所述处理器接口单元与外部处理器连接；因此所述处理器接口单元是所述处理器和所述mil-std-1553b总线协议控制器之间的连接单元，所述处理器接口单元能够使所述处理器并行处理任务，以提高数据处理效率。

具体的，所述配置寄存器模块通过配置包括寄存器以及消息计数器在内的信息，实现对1553b总线数据传输的控制；所述存储器模块包括堆栈指针、消息计数器、消息描述符块和消息块部分，所述存储器模块通过堆栈存储消息的详细信息，每条消息保存在指定的消息块区域中，所述堆栈指针指向每个消息的块状态地址；所述存储器模块的堆栈指针指向每个消息的块状态地址，堆栈指针的值每次增加3，每条消息处理完成后，消息计数器的值增加1。所述曼彻斯特编码模块和所述曼彻斯特译码模块采用双相曼彻斯特ⅱ编码方案，对16位信息字段进行编码，译码器识别和确认同步脉冲，解码数据位并执行数据奇偶校验。

对于本发明提供的mil-std-1553b总线协议控制器，首先要初始化相应的配置寄存器以及堆栈指针、消息计数器，然后定义消息的控制字等，最后启动总线协议控制器（即本发明提供的mil-std-1553b总线协议控制器），发起总线数据传输。该总线协议控制器的消息帧格式，通过编程控制字来控制。设置消息传输类型和每帧中的消息数目等。

对于远程终端来说，首先初始化相应的寄存器，根据接收到的控制字来设置消息类型和消息的数据长度。对于总线协议控制器到远程终端的数据传输，总线协议控制器首先发送命令字，再发送数据字，当远程终端接收到消息后，远程终端发送状态字，指示无错误接收，数据传输结束。对于从远程终端到总线协议控制器的传输，总线协议控制器先发送一个命令字，远程终端接收到该命令字后，远程终端先发送状态字，再发送数据字，数据传输结束。

请参阅图2，是所述mil-std-1553b总线协议控制器的数据传输流程示意图，主要通过如下流程：

步骤一：在空闲状态时，所述mil-std-1553b总线协议控制器持续监测start开始信号；

步骤二：获取有效的开始信号后，进行message初始化操作，并传输命令字；

步骤三：当发送/接收信号为高时，代表控制远程终端传输数据；

步骤四：远程终端接收到控制字，远程终端先发送状态字，再发送数据；

步骤五：如果步骤三中的发送/接收信号为低时，代表远程终端接收数据，当远程终端接收到命令字和数据字时，远程终端发送状态字指示无错误接收；

步骤六：所述mil-std-1553b总线协议控制器进入消息间隔时间，消息间隔时间结束后，返回步骤二，进行消息初始化；

步骤七：不进行数据传输时，所述mil-std-1553b总线协议控制器返回步骤一，进入空闲状态。

具体的，请综合参阅图1和图2。只有所述mil-std-1553b总线协议控制器才能在总线上发起传输，远程终端从总线协议控制器接收命令，并根据这些命令进行响应。总线协议控制器的功能有启动所有数据传输，为总线上的所有传输提供数据流的控制，在数据总线上发送、接收和协调信息的传输。在总线协议控制器中，加入了仲裁器、处理器接口、存储单元和协议控制单元，提高了整个系统的性能。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。