(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；4.中航工业陕西宝成航空仪表有限任务公司，陕西 宝鸡721006)
传统的1553模块紧张采取DIP封装的协议处理器、计时器、收发器设计，PCB板重量大、功耗高、可靠性及掩护性差，难以知足新型武器装备的“小、低、轻”哀求。提出了一种基于自主正向的高速GJB289A总线（1~10 Mb/s）SoC芯片的1553模块设计方案，从硬件及软件设计上阐述了基于GJB289A总线SoC芯片的1553模块的设计与实现，并提出了该模块的技能上风。该模块是一款集成终端SoC芯片的GJB289A总线通信设备，实现了GJB289A总线中的BC、RT功能。该模块功耗低，性能、功能稳定可靠，可移植性强，集成度高，具有较高的成熟度，知足机载航空电子系统总线设计哀求，已成功运用于多个项目中。
TN495；V243.1
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.07.042
中文引用格式：刘航，赵川，寇学锋，等. 基于GJB289A总线SoC芯片的1553模块设计与实现[J].电子技能运用，2016，42(7)：167-170.
英文引用格式：Liu Hang，Zhao Chuan，Kou Xuefeng，et al. The design and realization of 1553 module based on the GJB289A bus system SoC chip[J].Application of Electronic Technique，2016，42(7)：167-170.
0 概述
本文提出了一种基于HKS1553BCRT芯片的1553（Multi Bus Interface）模块设计与实现方案[1-2]，能够很好地办理传统GJB289A总线模块方案中电路设计器件选型分散性高，尤其在机载设备增加时，硬件设计占用板面大、功耗高、可靠性与智能化低的问题[3-4]。从而冲破了国外在GJB289A总线设备上的垄断，对我国航空电子系统的发展及自主研究具有深远的意义[5-6]。
基于自研GJB289A总线SoC（System On Chip）芯片的1553模块设计方案中核心器件采取的HKS1553BCRT芯片是一种集成了微处理器、GJB289A总线协议处理器以及多种外设资源的片上系统。该芯片是一款智能化、通用化、小型化的通信处理芯片，可运用在多种GJB289A总线接口模块中[7-8]。
1 1553模块设计
本模块基于HKS1553BCRT进行设计，实现GJB289A规定的总线掌握器（BC）、远程终端(RT)和总线监控器(BM)功能。模块内部集成计时掌握模块，完成实时时钟、韶光间隔计时器和看门狗计时器功能，片内集成双端口随机存储器和静态随机存储器，静态随机存储器供芯片微处理器和协议处理器利用，模块供应主机接口，合营双端口存储器可完成1553模块与主机数据交互功能。
1.1 硬件设计
该模块的硬件采取自主知识产权的HKS1553BCRT芯片外加赞助电路设计，架构设计灵巧，改换连接器接口知足不同的功能需求，实现多功能，低本钱的模块设计，本模块紧张采取PCI接口。1553模块紧张功能单元：HKS1553BCRT芯片、GJB289A总线收发电路、时钟电路、电源转换电路、复位电路、串行接口电路、主机接口电路、JTAG接口电路。其硬件架构如图1所示。
1.1.1 GJB289A总线收发电路
HKS1553BCRT芯片供应1路双余度GJB289A总线接口，通过总线收发器和变压器实现GJB289A总线数据收发，总线收发器采取双通道GJB289A总线收发器，传输速率为1 Mb/s和2 Mb/s自适应。设计时须要利用1片高速收发器，通过变压器耦合办法连接到总线上，总线收发器采取自研的HKA32201收发器。图2所示为变压器耦合办法连接电路图。
1.1.2 时钟电路
1553模块中须要利用时钟的电路有：HKS1553BCRT芯片、GJB289A总线协议处理器、UART接口。个中，HKS1553BCRT芯片系统时钟为33 MHz，内部进行2倍频供应ARM7TDMI处理器核利用。GJB289A总线协议处理器时钟为12 MHz，通过N倍频（N为1~10之间的整数）作为GJB289A总线传输时钟，最大传输速率可达10 Mb/s，UART事情时钟为3.686 4 MHz。
1.1.3 电源转换电路
1553模块采取+5 V供电，通过PCI接口进入模块，模块内须要+3.3 V、+2.5 V和+1.8 V事情，个中HKS1553BCRT芯片利用+3.3 V+1.8 V，桥协议芯片PCI9056利用+3.3 V和+2.5 V，采取TI公司的电源转换器TPS75733、TPS75725和TPS75718实现。该类电源变换器输入电压0~+6 V，输出电压固定为+3.3 V、+2.5 V或+1.8 V，最大输出电流3 A。
1.1.4 主机接口
HKS1553BCRT芯片供应接口办法选择，分别支持LBE总线、VME总线、PCI总线(通过PLX9054/PCI9056桥接器)、PCI-Express总线访问(通过PEX8311桥接器)[3]，本模块采取PCI接口。主机接口为PCI接口时，如果选用PCI9056桥接器，Ready#旗子暗记须要利用470 Ω上拉电阻，PCI总线设计应符合PCI规范哀求，把稳LBE、VME总线电平特性。
1.2 软件设计
本模块设计的软件为系统供应2 Mb/s的GJB289A总线数据通信功能，可分为传输层软件(以下简称“SOC_289A_TRAN”)、驱动层软件(以下简称“SOC_289A_DRV”)和运用层软件(由用户根据系统需求进行开拓)。个中SOC_289A_TRAN软件驻留在1553的Flash上，电后自动加载运行，实现GJB289A总线的数据传输。SOC_289A_DRV为系统供应掌握1553接口和数据收发接口，完成主机与目标机之间的GJB289A总线数据通信。1553模块软件之间的调用关系如图3所示。
1.2.1 传输软件
SOC_289A_TRAN软件固化在目标机的Flash中，系统上电后，SoC芯片会自动从Flash芯片加载传输软件并运行，查询并获取子系统主机命令字，对命令字解码并完成对应命令须要完成的功能，个中包括：1553产品启动模块、主机命令相应模块、中断处理模块。传输软件简要构造图如图4所示。
1.2.2 驱动软件
SOC_289A_DRV软件作为运用软件和系统硬件资源的中间层，由系统运用软件调用，完成对1553的掌握和总线通信功能。个中包括：1553掌握功能、计时掌握功能、掌握功能、系统掌握功能、中断掌握功能、1553存储访问功能、1553主机接口配置功能。接口构造图如图5所示。
2 设计验证
基于HKS1553BCRT芯片的1553模块经由了充分、全面的有效性验证，紧张包括协议符合性验证、电气特性验证和环境性验证。
协议符合性验证中构建一个终端有效性（VTP Validation test plan）验证平台，开拓验证软件合营平台验证终端有效性。验证方法为：指令相应测试哀求终端对所有的合法指令做出精确的相应；有效指令字的间隔韶光为2.0 μs～6.0 μs，韶光超过7.0 μs时，应作无相应超时处理等。
电气特性验证中构建一个电气特性有效性（Acceptance Test Plan，ATP）验证平台，开拓验证软件合营平台验证电气特性有效性。
本模块产品知足的环境试验温度为-55 ℃～+70 ℃。
经协议符合性验证、电气特性验证和环境性验证基于HKS1553B芯片的1553模块符合系统需求，模块的验证指标如表1所示。
3 技能上风
本模块所利用的芯片HKS1553BCRT支持总线速率1~10 Mb/s可配置，本模块的运用为高速GJB289A数据总线在航空领域的成功运用供应了技能支撑。1553模块的软硬件办理方案全部为自主正向设计，拥有完备自主知识产权，适用于机载领域高效率的总线调度策略(基于ISBC协议的总线掌握技能和总线通信配置表优化算法)，部分指标优于国内外同类技能，总体技能水平居该领域海内领先，达到国际前辈水平。详细比拟结果拜会表2。
4 总结
本文提出了一种基于GJB289A总线SoC芯片的1553模块设计与实现方案，该模块设计方案采取了GJB289A总线SoC芯片，此芯片集成了处理器、协议处理器，大大提高了数据可靠性。该方案在系统微型化、功耗、本钱、面积和体积上具有巨大上风，知足了新一代航空电子系统对GJB289A总线模块电路设计的哀求。目前该1553模块已成功地运用于某型号任务机，并随整机完成了首飞，已通过各种试验验证。本文提出基于GJB289A总线SoC芯片的1553模块的设计方法，对后续GJB289A数据总线系统运用供应了主要的参考代价。
参考文献
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