原创基于FPGA技术的RS422转ARINC429航电通信模块及软件

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基于FPGA技术的RS422-ARINC429航电通信模块及软件

奥林普科技　　　2011/08/23　　　作者：OLYPER　　　来源：www.olyper.com 　　　

一、 FPGA介绍
    FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
    FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件。与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构，FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了即可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式,并最终决定了FPGA所能实现的功能, FPGA允许无限次的编程。
二、 RS422介绍
    RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。实际上还有一根信号地线，共5根线。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。
    RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）。RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在 100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为 1Mb/s。
RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。
三、 ARINC429介绍
    ARINC429总线协议是美国航空电子工程委员会(Airlines Engineering Committee)于1977年7月提出的，并于同年同月发表并获得批准使用。它的全称是数字式信息传输系统DITS。协议标准规定了航空电子设备及有关系统间的数字信息传输要求。ARINC429广泛应用在先进的民航客机中，如B-737、B757、B-767，俄制军用飞机也选用了类似的技术。
    ARINC429总线结构简单、性能稳定，抗干扰性强。最大的优势在于可靠性高，这是由于非集中控制、传输可靠、错误隔离性好。
    奥林普科技结合FPGA、RS422、ARINC429各技术要点，实现RS422与ARINC429协议转换模块（OLP-1102）的研制并实用，得到用户的肯定。
五、硬件介绍
    原理
硬件原理图

    特性
    RS422支持1路全双工通讯接口
    RS422支持CCITT标准通讯速率和用户自定义波特率
    RS422隔离通讯，隔离电压最小2500Vrms
    ARINC429支持最大2通道发送，4通道接收。
    ARINC429支持多速率（100Kbps、50Kbps、48Kbps、12.5Kbps、用户自定义速率）
    ARINC429支持EVEN/ODD/NONE校验方式
    ARINC429支持单次发送和循环发送模式
    ARINC429循环模式可设置帧速率和发送个数
    物理尺寸：100mm×80mm×20mm