1553B总线研究及编解码技术的FPGA实现的开题报告一、选题背景1553B总线是一种串行数据通信协议，广泛应用于军事领域中的飞机、军舰、坦克等系统中。该协议在数据传输快速、可靠性高、可扩展性强等方面有着显著的优势，因此被许多国家军事系统所采用。在1553B总线中，数据的交换是以帧为单位进行的，帧结构包括同步字、控制字、数据字等若干字段。通信的两端通过总线进行数据的读、写等操作，其中每个数据字对应着总线上的一个“数据缓冲区”。这种结构的设计能够让多个设备同时访问总线，从而实现了数据的共享和分发，改善了系统性能和资源利用率。因此，对于1553B总线的研究和开发有着重要的意义。在现有的硬件系统中，实现1553B总线的电路通常采用ASIC（应用特定集成电路）芯片进行设计，但这种设计具有成本高、设计难度大、修改困难等缺点。针对这种情况，近年来，基于FPGA（现场可编程门阵列）技术的1553B总线设计开始受到广泛关注，并在实践中得到了很好的应用。二、研究目标本次研究的目标是设计和开发一种基于FPGA实现的1553B总线编解码器。具体而言，要完成以下研究内容：1、通过对1553B总线协议的分析，确定设计中所需的帧结构、数据格式和通信规则等关键信息。2、设计并实现一个1553B总线编解码器，在FPGA芯片上实现该编解码器的硬件电路，并通过仿真等手段进行功能测试和性能验证。3、研究和探索其他相关的技术问题，如系统时钟同步、误码纠正、多总线协议转换等，进一步优化编解码器的性能并提高系统的可靠性。三、研究方案1、设计思路本次研究的设计思路是：通过对1553B总线协议的分析，将其抽象成为一个状态机，然后使用FPGA实现该状态机的电路，并将电路与主机等其他系统进行连接，实现数据的收发和处理等功能。在这个过程中，需要特别关注和解决异步时钟同步、误码纠正等问题，在保证系统性能的同时提高系统的可靠性。具体而言，研究方案包括如下步骤：第一步、确定设计规格和工作流程。确定编解码器的帧结构、数据格式、通信规则等信息，并完成相关的仿真和测试。第二步、设计状态机电路。通过对1553B总线协议的分析，建立编解码器的状态机模型，并将其实现成为一个电路。在电路设计中，需要考虑状态转移、数据传输、数据处理等情况，并合理设计状态机的输入、输出寄存器。第三步、设计控制部分电路。控制部分电路的主要功能是控制状态机的运行和数据的收发。在设计电路时，需要考虑时钟的生成、分频、组合等问题，同时掌握FPGA的控制原理和技术，提高电路的稳定性和可靠性。第四步、实现电路并验证性能。将上述设计成为FPGA电路，并在模拟器上进行性能测试和功能验证。第五步、优化电路功能和性能。在实现电路并进行测试的过程中，继续优化电路结构、算法和框架，提高系统的速度和可靠性。第六步、添加其他功能和模块。研究和探索其他相关的技术问题，如系统时钟同步、误码纠正、多总线协议转换等，进一步完善系统的功能和性能。第七步、完成研究报告。总结和整理本次研究的过程和结果，撰写研究报告并进行技术分享和宣传。2、技术方案本次研究的技术方案主要包括以下方面：（1）确定帧结构、数据格式和通信规则等信息，在抽象出1553B总线编解码器的状态机模型。（2）设计状态机电路，并实现状态机的输入、输出寄存器等功能。需要考虑状态转移、数据传输、数据处理等情况。（3）设计控制部分电路，控制状态机的运行和数据的收发。需要完成时钟的生成、分频、组合等问题，并提高电路的稳定性和可靠性。（4）将上述设计成为FPGA电路，并完成性能测试和功能验证。（5）优化电路结构、算法和框架，提高系统的速度和可靠性。需要全面了解FPGA技术和控制原理。（6）研究和探索其他相关的技术问题，如系统时钟同步、误码纠正、多总线协议转换等，进一步完善系统的功能和性能。四、研究计划本次研究的时间安排为半年。具体计划如下：第一周：确定研究主题和目标，确定研究方案和技术路线。第2-3周：研究1553B总线协议的帧结构、数据格式和通信规则等信息，制定系统的设计规格和工作流程。第4-5周：设计状态机电路，建立电路的模型和框架，在电路中实现状态转移、数据传输和数据处理功能。第6-7周：设计控制部分电路，实现状态机的输入、输出寄存器，并控制状态机的运行和数据的收发。第8-9周：将上述设计成为FPGA电路，并完成模拟器上的性能测试和功能验证。调整电路结构、算法和框架，提高系统的性能和可靠性。第10-12周：研究和探索其他相关的技术问题，如系统时钟同步、误码纠正、多总线协议转换等，进一步完善系统的功能和性能。第13-14周：审阅研究报告，调整和修改论文内容。在进行技术分享和宣传。第15周：提交研究报告。五、预期结果本次研究