用 FPGA 器件与 VHDL 语言实现曼彻斯特码编解码器的设计
曼彻斯特码编码、解码器是 1553B 总线接口中不可缺少的重要组成部分。曼
彻斯特码编解码器设计的好坏直接影响总线接口的性能。本文介绍的是 MIL-STD-1553B
接口中最曼彻斯特码的编码和解码器的设计实现。
在电子设计领域,可编程器件的广泛应用为数字系统的设计带来极大的灵活性, 1 片
FPGA/CPLD 芯片可替代上百个 IC 电路。同时,Altera 公司开发的 MAX+PLUS II 和
QUARTUS II 软件,是完全集成化的可编程逻辑设计环境;Synplicity 公司的 Synplify 是专
门用于 FPGA 和 CPLD 的一种优秀逻辑综合工具;VHDL 更是一种功能强大的硬件设计语
言,可用简洁的代码描述来进行复杂控制逻辑的设计。所这些使得硬件的设计如同软件那
样 方 便 , 极 大 方 便 了 数 字 电 路 的 设 计 。 所 有 这 些 条 件 都 为 在 实 验 室 开 发 实 现
MIL-STD-1553B 协议接口提供了有利条件。文中所设计的编码、解码器就是采用硬件描
述语言 VHDL 进行编程,用 Synplify 进行综合,以及采用 MAX+PLUS II 进行时序仿真,
在 FPGA 上实现的 MIL-STD-1553B 总线接口中的曼彻斯特码编码、解码器。
1 1553B 总线及其接口功能
MIL-STD-1553B 的全称是:飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线。它用可屏蔽
双绞线进行数据传输,信号是以串行数字脉冲的形式进行传输,其数据代码用双相曼彻特
码的形式来表示,其传输速率为 1Mb/s。1553B 数据总线上连接有三种类型的系统:①总
线控制器(BC)——控制总线上的数据传输;②远程终端控制器(RT)——响应 BC 来
的命令,执行数据传输;③总线监视器(BM)——有选择地接收数据总线上的信息并保
存之。每个子系统可以通过 1553B 总线连接到任何一个子系统。数据就是在总线上进行传
输的。
在总线上传输的有三种类型的字:命令字、状态字和数据字。每种字的字长为 20 位,有
效信息位是 16 位每个字的前三位为同步字头,最后一位为奇校验位。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,每位占的时间为 1μ s。同步字头占
三位,或先正后负(命令字、状态字)或先负后正(数据字)。正/负电平各占 1.5μ s,即