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1、电子科学与技术专业开题报告毕业设计（论文）开题报告题目：用FPGA实现1553B总线接口中的曼彻斯特码解码器院（系）专业学生学号班号指导教师信息科学与工程学院 电子科学与技术 电子0409301270409301王新胜开题报告日期2007年4月6日1课题来源及研究的目的和意义1.1课题来源在20世纪60年代以前，飞机机载电子系统没有标准的通用数据通道，各 个电子设备单元之间连接往往需要大量的电缆。随着机载电子系统的不断复杂 化，这种通信方式所用的电缆将会占用很大的空间和重量，而且对传输线的定 义和测试也较为复杂，费用较高。为了解决这一问题，美国SAE A2K委员会在 军方和工业界的支持下于19
2、68年决定开发标准的信号多路传输系统，并于1973 年公布了 MIL-STD-1553标准。1973年的1553B多路传输数据总线成为了未 来军机将采用的技术，它取代了在传感器、计算机、指示器和其他飞机设备间 传递数据的庞大设备，大大减少了飞机重量，并且使用简单、灵活，此标准的 修订本于1978年公布，即MIL-STD-1553标准。1980年，美国空军又对该标 准作了局部修改和补充。该标准作为美国国防部武器系统集成和标准化管理的 基础之一，被广泛的用于飞机综合航电系统、外挂物管理与集成系统，并逐步 扩展到飞行控制等系统及坦克、舰船、航天等领域。它最初由美国空军用于飞 机航空电子系统，目前已广
3、泛应用于美国和欧洲海、陆、空三军，而且正在成 为一种国际标准。自1973年美国公布了军用标准MIL-STD-1553B总线后， 它就迅速的被应用于空军，在F-16、F-18、B-1和AV-SB等多种飞机上 得到应用。我国于1987年颁布了相应的军标。1553B总线上的信息是以消息 （Message）的形式调制成曼彻斯特码进行传输的。每条消息最长由32个字组成， 所有的字分为三类:命令字、数据字和状态字。每类字的长度为20位，有效信息 位是16位，每个字的前3位为单字的同步字头，而最后1位是奇偶校验位。有 效信息（16位）及奇偶校验位在总线上以曼彻斯特码的形式进行传输，传输一位 的时间为1 S（
4、即码速率为1MHz）。同步字头占3位，先正后负为命令字和状态 字，先负后正为数据字。1.2研究的目的和意义基于军事上的需要，由于现在武器上的电子设备不断增加，此总线将电子 设备加以有效的综合，从而使之达到资源和功能的综合已成为武器发展的必然 要求。武器综合电子系统的基础就是采用数据总线结构，利用数据总线使处理 机（包括硬件和软件）、信息传输以及控制显示3个分系统为各种任务所共用。 这样就具有以下优点：减少武器设备体积和重量，提高武器系统可靠性，降低 成本，提高检测精度等。最关键的是使现代武器对本身通信系统的要求达到以下几点：一是能有效实现各子系统之间的数据传输，且满足特定的通信特性；二是通信子
5、系统相对独立地工作，对应用软件尽可能透明，且占用主机 的时间尽可能少。三是通信系统灵活，易于修改。四是通信子系统具有较强的抗干扰能力使武器本身的通讯系统更加完善与优化。2国内外在该方向的研究现状及分析1553B总线价格高昂，限制了它在工业领域的普遍性应用。所以在仅在 一些特殊方面运用较广。1553B总线当前在航空航天领域得到了广泛的应用；在航天器上，以8051 单片机为核心的电子设备经常作为1553B总线的终端使用；这里在总结型号 经验的基础上，提出了 8051单片机与1553B总线之间的接口设计的一些基本 方法，包括硬件接口设计、通信协议设计和软件接口设计的方法；最后，分 析了一个常见的软件
6、问题并提出了解决办法；这些方法已在多个航天器上得 到了应用，具有一定的通用性.在航天方面，我国已经将MIL-STD-1553B数 据总线应用到卫星/飞船的应用系统中，并取得了一定成果。利用 MIL-STD-1553B数据总线不仅可以卫星/飞船的各个分系统有机结合起来，而 且大大提高了系统的可扩展性与可维护性。例如：GX-1卫星就采用了 MIL-STD-1553B数据总线。可以预见,MIL-STD-1553B总线将在航天领域得 到广泛的应用。在军事方面，目前正进入信息化作战的新时代。西方发达国家的武器平台 绝大部分采用MIL-STD-1553B总线作为连接各个分系统的神经枢纽，可以说 基本实现了
7、武器平台的信息化。这些武器平台包括：战斗机、武装直升机、 坦克、战车、军舰，甚至导弹等。我国军队正处在由机械化到信息化的起步 阶段，我国新型战斗机已经全面换装GJB289A(MIL-STD-1553B )数据总线，如: 歼八11、歼11、山鹰”号新一代教练机、FC-1等，我国军舰也正在采用 MIL-STD-1553B数据总线，例如167驱逐舰。其它武器平台也将逐步采用 GJB289A(MIL-STD-1553B)数据总线。BSTS总线仿真测试系统基于MIL-STD-1553B/GJB289A数据总线标准 开发，可应用于上述各个领域。BSTS已成功地应用于某研究所某型号飞机的 研制上，通过使用B
8、STS系统，大大减轻了测试人员的工作强度，减少了人为 误差，加快了科研进度。同时由于BSTS具备数据回放功能，可以加快错误定 位的速度，减少实验次数降低实验费用。BSTS做为通用的MIL-STD-1553B 总线仿真测试系统，可以不用重新编程就可以应用到其它科研、生产项目上。 例如：卫星、飞行器、舰船、坦克、高炮等系统的研制与生产上。3主要研究内容及研究方案3.1主要研究内容我的这次毕业设计的主要研究内容是要用FPGA实现MIL-STD-1553B总 线接口中的曼彻斯特码解码器。其中主体是1553b总线接口，具体分为两块： 一块为曼码编码器，另一块为解码器，分别完成将一组普通码转换成曼码，和将
9、曼码转换成一般码的作用，我将把解码器作为编码器的验证程序，最后完成 任务。深入研究1553b总线与曼彻斯特码的特点之后，我将把主要精力放在怎样 把两次转换过程具体到verilog语言的实现。32研究方案经过仔细研究所给材料及所借资料，在询问过老师之后，我确立要完 成编码器的大概三个过程1， 首先检验编码周期是否开始，产生同步字头；2， 进行串并转换，产生奇偶校验位；3， 对16位有效数据及奇偶位进行编码，最后编码周期结 束大体用状态机来实现。设输入编码器的时钟为16MHz，当写信号为低电平时，同步字头选择位为 高电平，开始产生命令字同步字头；不然则为同步字头。由于同步字头高低电 平各占1.5位
10、时，将时钟八分频为2MHz，然后可以发信号开始移位。移位时钟 为再次分频后的时钟。这市将数据输入曼码形成器，对数据，奇偶位，及同步 头处理形成符合1553b标准的数据，并等待下一次输入。而解码器也是三个过程：1，同步字头检测，并辨别其为数据字还是命令字；2， 对曼彻斯特码自带时钟进行提取，并进行解码，计划采 用数字锁相环来分离时钟，我想这会是我比较难作的部分3， 将串型数据转换成为并行数据，并进行奇偶校验过程同样也用状态机来做若在数据输入端发生变化后，检测到大于一个时位的高或低电平，则认为同步 字头有效，输出同步头及检测位。在同步头有效后，利用锁相环进行时钟分离 及码型转换及移位，移位后，进行
11、奇偶校验，并把数据写入保持寄存器，此时 数据可以读出进入下一个周期，等待串行输入数据。4进度安排及预期达到的目标41进度安排根据导师的指导、本课题的具体情况和自己的毕业设计实施计划，制定如 下的进度安排：（要求明确到日）2008.03.03-2008.03.18（日期及内容可根据实际修改）和导师商定毕业设计题目及所做内容；查阅国内外课题相关的文献，明确 课题内容；撰写开题报告和准备开题。2008.0402-2008.03.31 （日期及内容可根据实际修改）完成2007.04.01-2007.04.30（日期及内容可根据实际修改）完成2007.05.31-2007.06.12撰写本科毕业设计论文
12、。2007.06.12-2007.06.21修改本科毕业设计论文。2007.06.22-2007.06.28准备和参加本科毕业设计答辩。4.2预期达到的目标最后要达到的目标：按照1553b总线协议，完成曼码编码器与解码器的 verilog语言设计，并将解码器程序作为编码器的验证程序，并完成上箱验证。 在设计的过程中，更加熟悉对整体数字电路的理解与应用以及对verilog语言的 进一步熟练掌握5为完成课题已具备和所需的条件和经费电脑一台，modelsim软件，带有FPGA芯片的仿真实验箱。所有均以具 备。6预计研究过程中可能遇到的困难和问题以及解决 措施关于锁相环的具体应用还不是很清楚，还有就是
13、过程中将产生的毛刺，这 可能将是我的难题7主要参考文献1. 基于1553B总线的实时消息流实现与控制-所有2个版本宾辰忠，苗克坚-计算机测量与控制,20052. 1553B总线控制器和远程终端软件设计马捷中，陆艳洪-测控技术,20033. 1553B总线通信技术的应用与发展1997 熊华钢4. 1553B总线及其在电液伺服系统中的应用刘云峰，缪栋，刘凡军-机床与液压,2004-5. 飞机MIL-STD-1553B总线的测试系统李文军，邰炳昌20036. 基于PCI的1553B总线接口卡的设计与实现徐亚军，熊华钢-遥测遥控,20027. 用FPGA实现1553B总线接口中的曼彻斯特码编解码器石红
14、梅，姬劳，谢栓勤-单片机及嵌入式系统应用,20048 Full Duplex Switched Ethernet for Next Generation 1553B-Based Applications2007.1.3 Mifdaoui, A.; Frances, F.; Fraboul, C9. Advanced avionic communications for military use 1989 Bicknell, J.;10. Fault protection architecture for the command and data subsystem on the Cassini
15、 spacecraft1995Brown, T.K.; Donaldson11 1553 data communication system for use over 1553 communications network, has non-1553 receive path selection block to establish receive path between data bus or redundant data bus and non-1553 receiver block based on preset criteria 2006.11Assignee: FANSON JInventor(s): FANSON J特殊格式范例:XXX2图7-1图7-2插图示例关于开题报告的一些说明（报告完成后请将此部分删除）一、开题报告应包括下列主要内容：1 .课题来源及研究的目的和意义；2 .国内外在该方向的研究现状及分析；3 .主要研究内容；4 .研究方案及进度安排，预期达到的目标；5.为完成课题已具备和所需的条件和经费；6 .预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；7 .主要参考文献。二、对开题报告的要求1 .开题报告的字数应在5000字左右；2 .阅读的主要参
