1553B總線研究及編解碼技術(shù)的FPGA實現(xiàn)的開題報告

1553B總線研究及編解碼技術(shù)的FPGA實現(xiàn)的開題報告一、選題背景1553B總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域中的飛機、軍艦、坦克等系統(tǒng)中。該協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸快速、可靠性高、可擴展性強等方面有著顯著的優(yōu)勢，因此被許多國家軍事系統(tǒng)所采用。在1553B總線中，數(shù)據(jù)的交換是以幀為單位進行的，幀結(jié)構(gòu)包括同步字、控制字、數(shù)據(jù)字等若干字段。通信的兩端通過總線進行數(shù)據(jù)的讀、寫等操作，其中每個數(shù)據(jù)字對應(yīng)著總線上的一個“數(shù)據(jù)緩沖區(qū)”。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計能夠讓多個設(shè)備同時訪問總線，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享和分發(fā)，改善了系統(tǒng)性能和資源利用率。因此，對于1553B總線的研究和開發(fā)有著重要的意義。在現(xiàn)有的硬件系統(tǒng)中，實現(xiàn)1553B總線的電路通常采用ASIC（應(yīng)用特定集成電路）芯片進行設(shè)計，但這種設(shè)計具有成本高、設(shè)計難度大、修改困難等缺點。針對這種情況，近年來，基于FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）技術(shù)的1553B總線設(shè)計開始受到廣泛關(guān)注，并在實踐中得到了很好的應(yīng)用。二、研究目標本次研究的目標是設(shè)計和開發(fā)一種基于FPGA實現(xiàn)的1553B總線編解碼器。具體而言，要完成以下研究內(nèi)容：1、通過對1553B總線協(xié)議的分析，確定設(shè)計中所需的幀結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式和通信規(guī)則等關(guān)鍵信息。2、設(shè)計并實現(xiàn)一個1553B總線編解碼器，在FPGA芯片上實現(xiàn)該編解碼器的硬件電路，并通過仿真等手段進行功能測試和性能驗證。3、研究和探索其他相關(guān)的技術(shù)問題，如系統(tǒng)時鐘同步、誤碼糾正、多總線協(xié)議轉(zhuǎn)換等，進一步優(yōu)化編解碼器的性能并提高系統(tǒng)的可靠性。三、研究方案1、設(shè)計思路本次研究的設(shè)計思路是：通過對1553B總線協(xié)議的分析，將其抽象成為一個狀態(tài)機，然后使用FPGA實現(xiàn)該狀態(tài)機的電路，并將電路與主機等其他系統(tǒng)進行連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)和處理等功能。在這個過程中，需要特別關(guān)注和解決異步時鐘同步、誤碼糾正等問題，在保證系統(tǒng)性能的同時提高系統(tǒng)的可靠性。具體而言，研究方案包括如下步驟：第一步、確定設(shè)計規(guī)格和工作流程。確定編解碼器的幀結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式、通信規(guī)則等信息，并完成相關(guān)的仿真和測試。第二步、設(shè)計狀態(tài)機電路。通過對1553B總線協(xié)議的分析，建立編解碼器的狀態(tài)機模型，并將其實現(xiàn)成為一個電路。在電路設(shè)計中，需要考慮狀態(tài)轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理等情況，并合理設(shè)計狀態(tài)機的輸入、輸出寄存器。第三步、設(shè)計控制部分電路?？刂撇糠蛛娐返闹饕δ苁强刂茽顟B(tài)機的運行和數(shù)據(jù)的收發(fā)。在設(shè)計電路時，需要考慮時鐘的生成、分頻、組合等問題，同時掌握FPGA的控制原理和技術(shù)，提高電路的穩(wěn)定性和可靠性。第四步、實現(xiàn)電路并驗證性能。將上述設(shè)計成為FPGA電路，并在模擬器上進行性能測試和功能驗證。第五步、優(yōu)化電路功能和性能。在實現(xiàn)電路并進行測試的過程中，繼續(xù)優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)、算法和框架，提高系統(tǒng)的速度和可靠性。第六步、添加其他功能和模塊。研究和探索其他相關(guān)的技術(shù)問題，如系統(tǒng)時鐘同步、誤碼糾正、多總線協(xié)議轉(zhuǎn)換等，進一步完善系統(tǒng)的功能和性能。第七步、完成研究報告。總結(jié)和整理本次研究的過程和結(jié)果，撰寫研究報告并進行技術(shù)分享和宣傳。2、技術(shù)方案本次研究的技術(shù)方案主要包括以下方面：（1）確定幀結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式和通信規(guī)則等信息，在抽象出1553B總線編解碼器的狀態(tài)機模型。（2）設(shè)計狀態(tài)機電路，并實現(xiàn)狀態(tài)機的輸入、輸出寄存器等功能。需要考慮狀態(tài)轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理等情況。（3）設(shè)計控制部分電路，控制狀態(tài)機的運行和數(shù)據(jù)的收發(fā)。需要完成時鐘的生成、分頻、組合等問題，并提高電路的穩(wěn)定性和可靠性。（4）將上述設(shè)計成為FPGA電路，并完成性能測試和功能驗證。（5）優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)、算法和框架，提高系統(tǒng)的速度和可靠性。需要全面了解FPGA技術(shù)和控制原理。（6）研究和探索其他相關(guān)的技術(shù)問題，如系統(tǒng)時鐘同步、誤碼糾正、多總線協(xié)議轉(zhuǎn)換等，進一步完善系統(tǒng)的功能和性能。四、研究計劃本次研究的時間安排為半年。具體計劃如下：第一周：確定研究主題和目標，確定研究方案和技術(shù)路線。第2-3周：研究1553B總線協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式和通信規(guī)則等信息，制定系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)格和工作流程。第4-5周：設(shè)計狀態(tài)機電路，建立電路的模型和框架，在電路中實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理功能。第6-7周：設(shè)計控制部分電路，實現(xiàn)狀態(tài)機的輸入、輸出寄存器，并控制狀態(tài)機的運行和數(shù)據(jù)的收發(fā)。第8-9周：將上述設(shè)計成為FPGA電路，并完成模擬器上的性能測試和功能驗證。調(diào)整電路結(jié)構(gòu)、算法和框架，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。第10-12周：研究和探索其他相關(guān)的技術(shù)問題，如系統(tǒng)時鐘同步、誤碼糾正、多總線協(xié)議轉(zhuǎn)換等，進一步完善系統(tǒng)的功能和性能。第13-14周：審閱研究報告，調(diào)整和修改論文內(nèi)容。在進行技術(shù)分享和宣傳。第15周：提交研究報告。五、預期結(jié)果本次研究的預期結(jié)果是：基于FPGA實現(xiàn)1553B總線編解碼器，并通過性能測