基于USB接口的多功能ARINC429总线接口板设计

黄 伟 ，吴华兴 ，周 雷 ，刘 伟

（1.空军工程大学 工程学院，陕西 西安 710038；2.解放军93846部队）

当前，由于ARINC429总线在航空航天等领域应用极为广泛，国内出现了各种针对不同平台和接口的ARINC429接口板，包括 ISA、PCI、USB、GPIB 和 VXI等接口类型。这些板卡大多采用专用的协议处理芯片 （如HI-8585、DEI1016芯片等）来进行 ARINC429总线通信处理[1]，也有部分板卡采用了自主协议芯片或FPGA来实现[2]。但是，它们的功能相对单一，一般只用于总线数据收发处理，自身不具备数据存储功能，必须由主机软件进行实时数据的记录、处理和存储，对于一些需要实时记录和存储多路429数据，同时要求较高保密性、便携性的场合来说，存在一定的局限性。因此，本文提出了一种基于USB接口的多功能ARINC429总线接口板设计方案，设计了一种既可以通过USB进行多路ARINC429总线通信，又具备数据存储功能的多用途接口板。

1 硬件设计

该板卡外形设计紧凑，体积与普通USB硬盘相当，便于携带，功耗较低，采用USB总线供电，无须外置电源。板卡核心为基于FPGA的嵌入式微计算机系统，主要功能包括USB总线事务处理、429总线通信和数据存取处理，系统组成和结构如图1所示，分为微控制器模块、USB协议处理模块、ARINC429总线协议处理模块、SD卡模块和电源模块。

1.1 微控制器模块

微控制器模块是系统的控制中心，它包括FPGA芯片、50 MHz有源晶振、JTAG调试模块、4 MB EPCS串行FLASH和16 MB的 48LC4M32型 SDRAM。其中，FPGA芯片是微控制器模块的核心，选用了Altera的BGA封装的EP3C16F256型FPGA，该芯片本身具有可编程、可裁减等特点，通过采用SoPC技术，应用Quartus开发环境提供的可裁减IP模块，可在FPGA内快速构建一个嵌入式微计算机系统来实现系统的复杂事务处理功能[3]。……