基于FPGA的VME总线数据监测技术研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wangtongqc
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VME总线作为一种通用模块背板总线,具有高效的传输性能、灵活的传输方式、紧凑的结构、极高的可靠性,目前正被广泛应用于军事、医疗、交通运输以及工业控制系统中。随着近年来新型飞机相继列装,机载VME总线模块(飞机电路板)的修理数量将随之增加。为了系统掌握此类VME总线模块的修理能力,迫切需要加强有关这方面研究的技术储备,而其中有关VME总线数据监测技术将成为重要的技术研究内容。基于上述背景,为了系统掌握VME总线数据监测技术,论文以Altera公司的Cyclone III系列FPGA为核心,针对有无VME模块协议芯片SCV64两种情况,开展基于FPGA的VME总线数据监测技术研究。论文主要完成了以下几个方面的工作:1、在对VME总线架构、各组件功能、传输周期工作方式等方面进行系统分析的基础上,为实现对VME总线数据的有效监测,提出了研制VME总线从模块和VME总线监视模块的研究思路,并给出了VME总线从模块、监视模块具体硬件设计、软件开发实施方案;2、基于VME总线接口协议芯片SCV64,开发了具有接收VME总线读/写操作功能的从模块,给出其硬件架构与各部分电路设计,其中包括FPGA最小系统、SCV64接口电路、总线缓冲电路以及电平转换电路,基于Verilog HDL语言,在Quartus II 9.1环境下对其各功能模块进行软件开发与时序仿真,并给出其硬件设计与软件开发过程中需要注意的问题;3、基于NIOS II为处理器SOPC系统,研制了具有监视、采集VME总线信号数据传输功能的总线监视模块,给出其硬件架构与各部分电路设计,其中电路具体包括FPGA最小系统、SDRAM电路、Flash电路、串口电平转换电路、总线缓冲电路。在Quartus II 9.1环境下对SOPC系统和应用软件进行开发,并给出其硬件设计与软件开发过程中需要注意的问题;4、以MVME3100单板计算机、VME机箱、工控机以及所研制的从模块与监视模块,搭建VME总线监视系统测试平台。在MVME3100单板计算机的配合下,对所研制模块进行测试验证,其中从模块测试内容包括上电初始化、寄存器配置、接收VME主模块数据读写功能,监视模块测试内容包括串口发送、信号采集、监视并发送数据功能,测试结果表明其功能有效。通过该课题研究,不仅可以系统掌握VME总线通讯机理,而且可为后续开展机载VME总线模块的工作状态分析与故障定位诊断提供了技术支撑。
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