天申医疗获8000万元B轮融资，加速化学发光POCT领域布局
06-17
摘要：本文介绍了在FPGA上利用SoPC技术设计并实现了机载数据传输设备与机载专用计算机之间通信的ARINC通信协议，实现了传输ARINC 数据。
一套。
该系统模块充分利用了FPGA硬件可编程性、集成度高、实时性强的特点。
测试表明，该系统具有速度快、可靠性高等优点。
关键词：FPGA；系统计算机； ARINC；先进先出； Nios II处理器 某机载数传设备（以下简称：机载数传设备）主要用于完成空对空、空对地数据信息传输，与HF或U配合使用/VHF频段无线电台，将专用计算机所要传输的信息经过差错控制编码后进行调制和传输，并对无线电接收机发送的数据进行纠正、纠正和传输。
解码、恢复原始信息，并传输至专用计算机（CUB）进行处理。
为了实现机载数传设备的自动检测，最重要的是对机载数传设备与机载专用计算机之间的通信协议进行仿真。
本系统是为了满足某部队大修厂的迫切需求而设计的。
设计并实现了某机载数据传输设备与机载专用计算机之间的ARINC通信协议。
1 系统硬件原理 本系统采用Altera公司的FPGA芯片（EP2C8QPF）设计机载环境中机载数传设备与机载计算机之间的ARINC通信协议模块，实现合一采集。
在FPGA上利用SoPC技术，PC机与基于Nios II的UART进行通信，ARINC通信协议模块实现RS通信协议与ARINC通信协议之间的相互转换，从而模拟机载计算机提供测试激励并完成与设备进行信息交换。
2 ARINC通信协议简介 ARINC是一种广泛应用于航空电子综合系统的数字传输总线规范。
该通信协议是一种双极归零代码，包含在 ARINC 字中。
32 位 ARINC 数据传输以电脉冲的形式发送。
1 个电脉冲为 1 位。
一个数据字传输 1 个参数，如速度、温度等。
两个数据字之间有 4 位间隔。
该间隔也用作字同步。
该间隔之后发送的第一位指示另一个新数据字的开始。
每个数据字的32位数据以双极归零码的形式发送。
数据发送时，先发送高位，后发送低位。
3 基于FPGA的ARINC发送模块实现 在FPGA上利用SoPC技术实现与PC的串口RS通信，然后在FPGA上实现将PC通过RS传过来的激励信息先缓存再转换。
协议信息被转换为ARINC并以一定的时钟速率发送到设备。
ARINC发送模块在QuartusⅡ8.0开发环境中设计实现如图1所示。
ARINC发送模块的设计实现原理如下：在FPGA中，NiosⅡ处理器接收原始数据ARINC 信息字从 PC 通过 UART 串??行端口发送。
在接收过程中，这些字首先缓存在 FIFO 发送缓冲区 dcfifo0 中。
控制和数据信息接收完毕后，通过bc模块，通过设计的状态机，按照ARINC信号时序串行发送缓存中要发送的控制和数据信息。
并在与非门电路的配合下，模拟发送ARINC信号对应的两路差分TTL信号a、b。
最后，通过FPGA外部设计的模拟电路将两个差分TTL信号a和b转换为ARINC信号（如图2所示）。
在QuartusⅡ8．在O中编译并仿真发送模块，仿真结果如图3所示。
最终在示波器上测量ARINC发送模块产生的信号波形，如图4所示。
4 实现基于FPGA的ARINC接收模块 该模块实现将数据传输设备发送的ARINC信息通过光耦电路分解为两个差分信号，即将ARINC电平转换为两个差分FTL电平信号a和b然后在 FPGA 上进行缓冲和接收。
接收完成后，通过串口RS发送至PC机进行数据处理，以进行设备检测。
QuartusⅡ8中的 ARINC接收模块． O开发环境中的设计与实现，如图5所示。
各模块的具体设计如下： (1) RS触发器SRFF可以直接在SoPC Builder中调用，32 -位移寄存器由级联32个D触发器生成。
(2)接收FIFO缓冲区dcfifo1的定制过程与发送缓冲区相同，dcfifo1也根据FPGA资源利用率设置为2KB。
(3) ARINC模块是字间隔和帧结束检测模块。
该模块在QuartusⅡ8.0开发环境下使用VHDL语言进行设计。
程序核心代码如下： 在QuartusⅡ8中。
在O中编译并仿真发送模块，仿真结果如图6所示。
5 结论 本设计充分利用FPGA硬件可编程性，实现了ARINC通信协议软件算法的硬件实现，大大提高了ARINC数据发送和接收的实时性和可靠性，从而实现了ARINC通信协议软件算法的硬件实现。
数据传输。
设备自动检测系统具有检测速度快、集成度高、可靠性强的特点。
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