设计了一种多节点1553B总线协议处理器,可模拟整套1553B总线系统,既可作为测试设备,也可作为总线上多个节点在实际中使用。针对逻辑与存储资源占用高、难以单片实现的问题,提出多核MIMD(多指令多数据)架构,有效降低逻辑资源使用量,使其可在单片FPGA上实现;基于软硬件融合理念,通过自定义专用指令集增加指令并行度,提高执行效率、增强实时性,使其可在低频时钟下运行,降低功耗。
总体以DDC公司的BU61580为参考,实现1个总线控制器(BC)、31个总线终端(RT)、1个总线监视器(BM),外部接口时序与BU61580兼容。采用微控制器执行指令实现总线事务处理以复用逻辑资源,各节点差异用SFR实现。将32位指令分为通用指令INS、SFR指令SFRINS、扩展指令EXT和条件判断码COND四个位域,可在单周期内实现多个功能、提高实时性,并用Perl编写汇编器。
硬件用Verilog HDL设计,控制器由BC_ACE、RT_ACE、BM_ACE、BUS_INTF、CTRL_INTF五模块组成。BC/BM_ACE含微控制器、指令存储器、寄存器组与数据存储器;RT_ACE含4个RT_R模块(每个实现8个RT)与1个RT_T模块,支持广播命令依次选择RT处理;BUS_INTF完成Manchester码编解码与码字检测,含发送缓存、编码器、两套解码器和状态监视器;CTRL_INTF实现与上位机通信、配置各节点并读写SFR与存储器。
用VCS+System Verilog搭建带约束随机事务的测试平台验证,设计满足1553B标准。目标FPGA为Altera EP3C80F474C8,时钟16MHz,Quartus II 13.0综合后逻辑资源仅用约70%,较复制32份单节点处理器(超出资源一倍以上)大幅节约。该设计可在单片FPGA实现多节点1553B总线协议处理器。






