ARINC429总线控制器HI—3582接口设计

方案是采用单片机或DSP直接控制接收和发送数据。该方案的缺点是：由于HI-3582的离散控制信号较多，需要占用大量通用I/O端口，这在系统通用IO资源紧张的情况下，实现较为复杂；并且当数据量较大、发送及双接收通道同时工作时占用系统处理时间较长，影响系统工作效率，且容易造成数据丢失。为此本文提出了采用FPGA与HI-3582进行接口设计，利用FPGA丰富的I/O接口，将HI-3582芯片上所有和FPGA有关的接口管脚都以IO的形式直接连接，在FPGA内建立状态控制机制，实现对HI-3582芯片的数据收发控制处理。该设计能极大减少对单片机或DSP的I/O资源占用，提高了单片机/DSP的工作效率；同时提高了对HI-3582芯片中断请求的响应速度。

2.2 软件设计及实现

2.2.1 软件整体设计。

本设计中ARINC429总线传输速率采用12.5k低速率，数据的更新由DSP通过地址线、数据线完成。

设计采用在FPGA内部建立一个发送FIFO缓存和一个接收FIFO缓存，分别用来存储DSP传来的待发送数据和两路ARINC429总线接收到的数据。在发送FIFO不为空时启动数据的发送，产生HI-3582的发送时序。接收数据时，FPGA依次根据HI-3582的接收状态标志D/R1、D/R2判断并读取数据，当D/R1或D/R2为低电平时启动数据接收，产生HI-3582的接收时序读取HI-3582相应接收缓冲器中的数据，再将读取到的数写入接收FIFO。当FIFO缓冲器中的存储数据量达到编程设置的触发深度时，产生DSP中断信号通知DSP读取数据。

2.2.2 数据读写状态机的设计。

由于对HI-3582的读写操作具有严格的逻辑顺序和时序关系，非常适合采用状态机来描述；所以本设计采用有限状态机来实现读写HI-3582数据。图2为读写HI-3582数据的狀态转移图。

IDE：初始化控制寄存器。当系统上电或复位时首先进入写控制寄存器状态，通过产生CWSTR控制时序对HI-3582控制寄存器进行初始化；

S0：收发控制。检测HI-3582发送空闲标志TXR及发送FIFO数据标志empty，如果TXR为高电平说明HI-3582发送处于空闲状态，发送FIFO标志empty为低电平，说明有数据要发送，进入读数据操作状态，否则检测HI-3582接收状态标志D/R1、D/R2，如果D/R1为低电平，进入读取接收通道1数据状态，如果D/R2为低电平，进入读取接收通道2数据状态；

S1：读取发送数据。产生一个FIFO读信号，读取一个待发送的429数据字，进入发送数据时序；

S2：发送控制。依次控制PL1、PL2、ENTX产生HI-3582所需的发送控制时序，将数据发送出去。发送结束后返回收发控制状态；

S3：接收控制1。依次控制SEL、EN1产生HI-3582所需的接收控制时序，读取接收通道1一个接收数据字，进入缓存接收数据状态；

S4：接收控制2。依次控制SEL、EN2产生HI-3582所需的接收控制时序，读取接收通道2一个接收数据字，进入缓存接收数据状态；

S5：缓存接收数据。产生一个FIFO写信号，将读取的429数据字写入接收FIFO，并检测FIFO中存储数据量是否达到编程设置的触发深度，当满足编程设置的触发深度时，产生中断信号，通知DSP读取数据。结束后返回收发控制状态。

2.2.3 收发控制时序设计。

对HI-3582进行读操作时，由于本设计中ARINC429总线采用12.5k低速率，在FPGA中用1MHz时钟同步一个计数器，在第一个时钟上升沿置SEL为低，HI-3582数据线为高阻；在第二个时钟上升沿置EN1为低，并将HI-3582数据线上的值赋给32位临时寄存器低16位；在第三个时钟上升沿置SEL、EN1为高，HI-3582数据线为高阻；在第四个时钟上升沿置EN1为低，并将HI-3582数据线上的值赋给32位临时寄存器高16位；在第五个时钟的上升沿置EN1为高；到第六个时钟的上升沿FIFO的写信号置低，产生一个FIFO写脉冲将临时寄存器值写入FIFO。这样读取一个ARINC429数据字的有效时间为6个时钟周期（6us），完全满足其读时序的要求。

同样，对HI-3582进行写操作时，按照上述方法产生PL1，PL2、ENTX时序启动发送操作，并检测TXR为高时继续发送下一个ARINC429数据字。

3. 结论

按照本文介绍的方法， 在Xilinx公司Virtex™-4 系列FPGA芯片XC4VLX40-FFG668的基础上已成功实现与HI-3582的ARINC429航空总线接口设计，并已应用到实际设备中，满足系统要求。

参考文献：

[1] SZ-01数字信息传输系统，HB6096-86，中华人民共和国航空工业部标准.

[2]HI-3582， ARINC 429 System on a Chip， HOLT INTEGRATED CIRCUITS.

[3] Virtex-4 User Guide， UG070 （v2.3） August 10， 2007.

[4] VHDL：Programming by Example，Douglas L.Perry，Fourth Edition.

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