基于FPGA的ARINC429总线通信系统设计
基于FPGA的ARINC429总线协议处理设计
图１ ＡＲＩＮＣ４２９信号规范作者简介：王昱煜（1984-），男，江苏苏州人，硕士，工程师。
研究方向：机载座舱显示技术。
曹峰（1979-），男，江苏靖江人，硕士，研究所所长。
研究方向：机载座舱显示技术。
于小燕（1985-），女，江苏泰州人，硕士，工程师。
研究方向：机载座舱显示技术。
候大勇（1983-），男，山西定襄人，硕士，工程师。
研究方向：机载座舱通讯技术。
和奇偶校验位（PARITY）五部分[5]。
具体的信号规范如图1３ 设计实现中转站，完成数据的转换和存储；发送模块对CPU待发送数据实现串行化转换，并按控制寄存器设置的速率发送到相应通道中；接收模块将接收到的串行数据转为并行位数据字存入FIFO缓存，CPU将数据字读出。
图３ 发送模块设计的结构框图到串行的转换，在此转换过程中加入预先设定的字间隔。
通过配置控制寄存器相应的比特位可选择发送波特率、发送中断允许等，还可通过读取状态位检查发送模块的当前工作状态。
发送模块设计的结构框图，如图3所示。
（2）SHIFT：进行数据的串并转换。
将串行数据依次放置在并行数据的最高位，同时进行奇偶校验，即逐位进行异或运算，当位数计数器计到32时进入MOVE状态。
（3）MOVE：进行数据格式的转换。
将429图４ 接收模块设计的结构框图飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C].深圳,2007.[2]屈志宏,景博,李宁.ARINC-429 数据总线通信实现方式研究[J].电子技术,2007(5):62-68.[3]刘文波,卞巨伟.实现ARINC429数字信息传输方案设计[J].电子技术应用,2000(6):48-50.图５ ＡＲＩＮＣ４２９发送模块仿真结果图图６ ＡＲＩＮＣ４２９接收模块仿真结果图[4]姬昕禹,马捷中,翟正军.基于ARINC429总线接口板卡的驱动程序设计与实现[J].计算机工程与设计,2007(28):3511-3514.[5]王燕.基于ARINC429航空数据总线的便携式机载电子设备故障检测仪的研制[D].西安:西安科技大学,2004:12-13.。
基于FPGA的ARINC429通信协议设计实现
ARINC429发送模块设计实现原理为：在FPGA中由NiosⅡ处理器通过UART串口接收PC机发过来的原始ARINC429信息字。在接收过程中，将这些字先缓存在FIFO发送缓存器dcfifo0中。等完全接收控制、数据信息后，再经由bc模块将缓存中待发送的控制、数据信息，通过设计的状态机按ARINC429信号时序串行发送。并在与非门电路的配合下模拟发送ARINC 429信号对应的两路差分TTL信号a，b。最后通过在FPGA外部设计的模拟电路(。
在示波器最终测得ARINC429发送模块产生的信号波形，。
4 基于FPGA的ARINC429接收模块的实现 该模块实现了将数传设备发过来的ARINC429信息先通过光耦电路分解成两路差分信号，即将ARINC429电平转换成两路差分FTL电平信号a，b，然后在FPGA上缓存接收，等接收完毕后，再经由串口RS 232发给PC机进行数据处理以进行设备检测。 ARINC429接收模块在QuartusⅡ8．O开发环境中设计实现，。
5 结语 该设计充分利用了FPGA硬件可编程性，实现了ARINC429通信协议软件算法硬件化，大大提升了ARINC429数据发送与接收的实时性和可靠性，从而实现了该数传设备自动检测系统检测速度快、集成度高、可靠性强的特点。
基于FPGA的ARINC429通信协议设计实现
某机载数据传输设备(以下简称：机载数传设备)主要用来完成空-空、空-地数据信息的传输，与HF或U／VHF频段电台配合使用，将专用计算机发来的待传信息，经过差错控制编码后，经电台调制、发射；对电台接收机送来的数据，进行校正、纠错和译码，还原成原始信息，传输给专用计算机(CUB)处理。要想实现对机载数传设备的自动检测，最重要的是要模拟实现机载数传设备与机载专用计算机的通信协议。本系统就是为了满足某部队大修厂的急需，设计实现了某机载数传设备与机载专用计算机之间的ARINC429通信协议。1 系统硬件原理 本系统利用Altera公司的FPGA芯片(EP2C8QPF208)，设计了该机载数传设备在机载环境中同机载计算机之间的ARINC429通信协议模块，实现一发一收。在FPGA上利用SoPC技术，PC机通过与基于NiosⅡ的UART通信，由ARINC429通信协议模块实现RS 232通信协议与ARINC429通信协议的相互转换，从而模拟机载计算机提供测试激励，完成与设备的信息交换。2 ARINC429通信协议介绍 ARINC429是一种在航空电子综合系统中广泛使用的数字式传输总线规范，该通信协议是双极性归零码的一种，在一个ARINC429字中包含32位，ARINC429数据传输是以电脉冲形式发送的。一个电脉冲就是1位。一个数据字传输1个参数，如速度、温度等。两个数据字之间有4位间隔，这个间隔也作为字同步用，跟在这一间隔后面发送的第1位，表示另一个新的数据字的开始。每个数据字的32位数据是以双极归零码的形式发送出去的。数据的发送是先发送高位再发送低位。3 基于FPGA的ARINC429发送模块的实现 在FPGA上利用SoPC技术实现与PC机的串口RS 232通信，然后在FPGA上实现将PC机通过RS 232传过来的激励信息先缓存，再转换成ARINC 429的协议信息并以一定时钟速率发给设备。 ARINC429发送模块在QuartusⅡ8．0开发环境中设计实现。
基于FPGA设计的RS422-ARINC429通讯模块及软件
基于FPGA设计的RS422-ARINC429通讯模块及软件作者：奥林普科技原创出品：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。
基于FPGA的ARINC429总线数据通讯方案设计
（ ｈ ｎ ｒ ｏ ｎ ｓｉ ａ ｅ Ｃ ｉ ａＡｉｂ ｒ ｅＭｉｓ ｅＡｃ ｄ ｍｙ， ｕ ｙ ｎ ｎ ｎ，７ Ｏ ９， ｉ ａ ｌ Ｌ ｏ ａ ｇ Ｈｅ ａ ４ １ ０ Ｃｈｎ ）
【 ｂ ｔａ ｔＡＲＮＣ４ ９ｉａｐｉｃｐｅｏ ｏ ｍｕ ｉ ｔ ｎｂｔｅｎａｒ ｌ ｌｃｒｎｃｅｕｐ ｅ ｔ ａｄｓｓ ｍ． ｓｎ Ｐ Ａ ｔ ｄ ｓ ｎＡ Ｉ Ｃ ４ ９ｂ ｓ Ａ ｓｒｃ］ Ｉ ２ ｒ ｉｌ ｆ ｍ ｎｃ ｉ ｅｗ ｅ ｅｉ ｅｔ ｉ ｑｉｍ ｎｓ ｎ ｙｔ Ｕ ｉｇＦ Ｇ ｅｉ Ｒ Ｎ ２ ｕ ｓ ｎ ｃ ａｏ ａｅ ｏ ｅ ｏ ｇ
１ ＡＲＩ ４ ９简 介 ＮＣ ２
Ａ Ｉ Ｃ ４ ９总 线 是 一 种 单 向 广 播 式 总线 ．它 的 传 输 协 议 十 分 简 ＲＮ ２ 单 ， 点 对 点 的 传 输 协 议 。 通 过 一 对双 绞 线 进 行 反 相 传 输 ， 有 非 常 是 它 具 强 的 抗 干 扰 能 力 ． 调 制 方式 则 采 用 双 极 归 零 制 的 三 态码 方 式 。 通 过 而
Ｔ ｅｄｅｉｎｃ ｎ ｂ ｓ ｄｂ ｏ ｄｙｉ ｈ ｃ ｉｇｔ ｅｅｅ ｔ ｎｃｅ ｕｐ ｎ ｈｉｈ ｕ ｉｇＡＲＩ ｈ ｓｇ ａ ｅｕ ｅ ｒａ ｌ ｎ ｃ ｅ ｋｎ ｈ ｌｃｒ ｉ ｑ ｉｍｅ ｔｗ ｃ ｓｎ ｏ ＮＣ ２ ｕ ｕ ｏ ｔｃ ｌ ． ４ ９ｂ ｓａ ｔｍａ９； Ｐ Ａ ＮＣ ２ Ｆ ＧＡ； 接收 ； 发送 ； 电平转换
Ｄａ ａ Ｔｒ ｎｓ ｓ ｉ ｎ Ｄｅ ｉ ｎ Ｂａ ｅ ｎ ＦＰＧＡ ｉｅ ｉ ｎ ＡＲＩ ｔ ａ ｍｉ ｓｏ ｓｇ ｓ ｄ ｏ Ｃｒｔ ｒ ｏ ＮＣ ２ ｓ ４ ９ Ｂｕ ＺＨＡＮＧ ｎ Ｗ ＡＮＧ Ｘｉ Ｚｕ ａ
４ １０ ） ７ ０ ９
基于FPGA的ARINC429总线数据通讯方案设计
在 本 方 案,首 先 将 接 收 的 两 路 429 信 号 通 过 电 平 转 换 模 块 ，完 成 电平转换。 然后通过检测模块来检测数据包和每个数据的到来与结 束，同时进行整形，防止干扰尖脉冲的出现。 接受 FIFO 将数据转换成 符合 TTL 电平规范的并行数据，完成串并转 换 。 最 后 通 过 FIFO 将 数 据发送给 USB 通用接口芯片。 此时的数据格式已经符合 USB 规范，可 以实现与计算机的数据传输。 通过整个转换电路，计算机可以方便、实 时接收来自机载设备的符合 429 总线规范的数据信息，并对其进行处 理。 整个电路原理框图如图 2 所示
2011 年 第 19 期
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
○科教前沿○
科技信息
基于 FPGA 的 ARINC 429 总线数据 通讯方案设计
张尊王霞 （中国空空导弹研究院 河南 洛阳 471009）
【摘 要】ARINC 429 是定义航空电子设备和系统彼此之间相互通信的一种规范。 利用 FPGA 设计和研制的 ARINC 429 总线信号处理 板，成为目前飞机机载总线接口研究的重点，具有非常重要的现实意义和应用前景 。 该方案可用于对各类采用 ARINC429 总线的机载电子设 备的自动化检测。
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2011 年 第 19 期
紊流风场和高雷诺数方向发展。 数值模拟和缩尺物理模型实验相比， 可以避免缩尺模型制作带来的材料本构关系的相似性困难和其他的 缩尺效应问题(如雷诺数效应)。 此外，前面提到的关于风振机理研究和 风振理论精细化研究也有赖于数值模拟方法的帮助，以便于揭示致振 机理、改进参数识别精度、提高抗风措施的有效性以及建立更为合理 的抖振和涡振理论框架等。 可以预期，随着计算流体动力学理论的进 步，数值模拟方法将会逐步替代风洞实验形成“数值风洞”新技术。 因 此，数值模拟方法应当是本世纪的研发目标。
基于FPGA的ARINC429总线通讯板设计
Ａ Ｎ ＵＬＬ Ｌ０Ｗ ＨＩ Ｂ Ｎ ＵＬＬ
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收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ９ ２ １ － ３ １
作者简介 ： 张
桢（ ９２一）， ， １８ 男 陕西西安人 ， 助理工程 师， 硕士 ， 研究方向为机载计算机设计与应用。
张 桢， 孙 沛
（ 中国航 空计 算技术 研 究所 ， 陕西 西安 ７ ０ ６ ） １０ ８
摘 要 ： Ｒ Ｎ ４ ９是 航 空 电 子 设 备 之 间数 据 传 输 的 航 空 工 业 标 准 。提 出 了 一 种 基 于 Ｆ Ｇ 实 现 Ａ ＩＣ２ ＰＡ
４９总线协议 的 ４ ９总线通讯板的设计方案 ， ２ ２ 可有 效节省硬 件资 源， 一块 ４ ９总 线通 讯板上 实现 在 ２ 多路 ４ ９总线的收发。通过设计 和实验 ， ２ 板卡可 以正常稳定工作。
ＦＧ Ｐ Ａ技术设 计 的多通道 Ａ Ｉ Ｃ ２ Ｒ Ｎ ４ ９通讯 板 ， 显 著特 最
点 和优势 为 ： 成度 高 ， 集 在一 片 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ芯 片上 能够 集成 十几 路乃 至几 十路 Ａ Ｉ Ｃ ２ ＲＮ ４ ９通 信 发 送 和 接 收 内核 ， 能处 理多路 通信 通道 ， 大大 节省 了硬件 的资源 和面 积 ， 降低 了系统 成本 ； 可靠 性高 ， 直接 给每个 信 道挂 接 大容 量 的缓存 ， 硬 件能 力 上 避 免 了总线 各 通 道满 负 荷 数 从 据 传输 时 因 Ｃ Ｕ不 能及时 处理 导致数 据丢 失 的问题 。 Ｐ
关 键 词 ： Ｒ Ｎ ４ ９总 线 ； 场 可编 程 逻 辑 阵 列 ； Ａ ＩＣ２ 现 多通 道
基于FPGA的ARINC429总线通信模块的研制
基于F P G A的A R I N C429总线通信模块的研制彭虎，周勇军，郑永龙(中国人民解放军第5720工厂安徽省航空设备测控与逆向工程实验室，安徽芜湖241007)摘要：为将ARINC429通信协议芯片HS-3282的软核内嵌于FP G A内部的研究工作做准备，针对目前国 内外ARINC429总线通信接口模块的研制现状，基于“HS-3282 + HS-3182”电路架构，研制一种ARINC429总线通信接口模块，给出该模块的硬件设计与软件开发。
并以四川汉宇航空科技有限公司 PCI/PXI-7101ARINC429板卡为上位机，以该模块为下位机，对其总线收发功能进行实验验证，仿真与实 验结果表明其有效性。
关键词：BU-61580;FPGA;时序仿真；Quartus 119.1; ARINC429中图分类号：V243. 1文献标识码:A文章编号：000 -8829(2018)03 -0113 -05Development of ARINC429 Communication Interface ModuleBased on FPGAPENG Hu,ZHOU Yong-ju n,ZHENG Yong-long(A n h u i A e r o n a u tic a l E q u ip m e n t M e a su r e m e n t a n d R e v e r se E n g in e e r in g L a b o r a to r y, T h e 5720 F a c to r y o f th e P L A,W u h u 241007, C h in a)A b stra ct：According to the research status of ARINC429 communication module at home and abroad,a communication module based on HS-3282 + HS-3182 is developed,and the hardware design and software development are introduced.Taking PCI/PLX-7101ARINC429 board of Sichuan Hanyu Aviation Technology Co.,Ltd. as the host computer,and this module as the lower computer,the bus transceiver function is verified.Simulation and experimental results show its effectiveness.This is ready for ARINC429 communication protocol chip HS-3282 soft core embedded in the FPGA internal research work.K ey words: BU-61580; FPGA；timing simulation；Quartus II9.1;ARINC429ARINC429总线协议由美国航空电子工程委员会 (Airlines Electronic Engineering Committee,AEEC)于 1997年制定、美国航空无线电公司（Aeronautical Radio In c，ARINC)出版的一种民用机载总线标准，其全称是 Mark33 数字信息传输系统（Digital Information Transfer System，DITS)。
基于FPGA的ARINC429总线接口卡设计
基于Ｆ Ａ的Ａ 总线 Ｐ Ｇ ＩＣ ２ ＲＮ ４９ 接口卡设计
Ｄｅ ｉ ｆ ｓｇｎ ｏ Ｉ ＡＲ ＮＣ４ ９ Ｂ ｓＩ ｔ ｒａｃ ｃａｒ ａｓ ｎ Ｆ ＧＡ ２ ｕ ｎ ｅ ｆ ｅ・ ｄ Ｂ ｅｄ ｏ Ｐ
过双 绞线传输 ， 具有 很 强 的抗 干 扰
性 能 。 目前 市 场 上 的 Ａ ＩＣ ２ Ｒ Ｎ ４ ９总
４ ９ Ｎ ２ ＢＩ
一
■
ｌ 接收中断
线 接 口设 计 一般 都采 用 专 用接 口芯
片 ， 如 Ｄ ｖ ｅ Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ 公 司 的 ｅ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ｃ ｎ
来 自总线数据
接 口通信 模块
１ Ｏ Ｌ
采 用状 态机 来 实现 信 号 发 生 器 的 功
能 ， 分 ３个 状 态 ： 共
…
。
缓冲 存储器
（２ ｉ ８ ３ ｂｔ ）
发送 控制 逻辑
ａ ＩＬ ： 始 送完一个 ３ ２位 数 后 进 入 该 状 态 ，
冲 ， 与字 之 间 以一 定 问 隔 （ 少 于 字 不
Ｉ ……… ∞ Ｉ 一 。… ｍ
＇
维普资讯
Ｄ ｓｇ ｅ ｉｎ＆Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｐｉ ｔ ｓ 叹 丌 理 朋 ｃ ｏ
制 ４ ９数 字 字 的 位 数 ，字 问 隔 计 数 ２ 器 用 于 产 生 字 间 隔 。在 本 设 计 中 ，
Ａ Ｉ ４ ９数 据 总线 协议 规 定 一 ＲＮＣ ２
４位 ） 开 ，以此 问隔 作 为 字 同步 。 分
一
个３ ２位 的数 据 字 由五 部 分 组成 ：
２位 组 成 ， 以脉 冲 形 式 将 ＡＴ Ｒ Ｌ Ｅ Ａ公 司 的 Ｆ ＧＡ芯 片 应 用 个 数 据 字 由 ３ Ｐ 采用 双 极 性 归 零 码 ， 码速 率 为 于 ＡＲ Ｎ ２ Ｉ Ｃ４ ９标 准 数 据 传 输 ， 完 发 送 ， 并 ０ ｋ ／。电气 特 性 为 ： 高 成 了 与 计 算 机 ＵＳ 接 口的 通 信 ， １ ｋ／ Ｂ ２５ ｂｓ或 １０ ｂｓ ＋１Ｖ 为 ； 一 Ｖ 为 １ 有 效 缩 小 了 系 统 体 积 并 降 低 了 成 电平 （ ０ ） 逻辑 １ 低 电平 （ ０ ） ； ０） 本 ， 时 也 增 加 了 系 统 配 置 的 灵 活 逻 辑 Ｏ Ｏ电平 （Ｖ 发 送 自身 时 钟 脉 同
基于FPGA的多通道ARINC429通信芯片的设计
表1
32 31 30 29 P
A： B：
…… ……
1 0 1 0
ARINC429 32BIT 字长格式
11 10 9 8 SDI 1
ZHANG Xin 1, 2 , ZHAO Feng 1 , HUANG Dong-shan 2
(1. College of Micro-Electronics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030 ，China； 2. China National Aeronautical Radio Electronics Research Institute, Shanghai 200233，China)
图4 发送协议内核结构
（ 1）发送接口是数据的入口，当它接到需要 发送的数据后，立刻将数据压入暂存器，并通知发 射器。 （ 2）暂存器是数据从发送接口到发射器的通 道，要发射的数据被压入后暂时保存在这里，等待 发射器按照顺序将数据位一个个取走，暂存器还负 责数据格式的转换以及奇偶校验产生。
48
0 0V 5V 1 5V 0V Null 0V 0V
2
2.1
技术方案
ARINC429 协议简介 ARINC429 是一种点对点的传输协议，总线由
并行的数据和串行数据相互转换， 从低位开 始顺序到高位，每个数据位之间有一个空位间隔。 完成 32 位数据转换后再接一个 10BIT 位的结束标 志，这是两个 ARINC429 数据间的间隔。完整的 转换过程如图 2 所示。
基于FPGA的ARINC429数据传输接口设计
２００５年第２２卷第１０期微电子学与计算机１１３基于ＦＰＧＡ的ＡＲＩＮＣ４２９数据传输接口设计杜晶晶，，２胡建萍－黄继业－（１杭州电子科技大学电子信息学院，浙江杭州３１００１８）（２浙江理ｆ：大学信息电子学院，浙江杭州３１００１８）摘要：以机载导羹塞嘉鎏主薹霎妻委．薹藿羹一囊囊篓霞嚣筵羹蠢墓薹冀ｉ雪至藿鏊：奏耋薹ｌ喜羹垂薹；雾薹荔薹登蠢纂囊襄霎囊。
时序而设计的．其控制思想已经在前面的篇幅中详细描述过了，故不再做单独介绍。
（２）寄存器读写模块根据前面的分析可知．如果片上存储器的数据带宽为１６比特的．那么一个２４比特数据的读写操作需要分为两个地址进行。
同理．一次数据读写操作时．可能需要外部存储器接口一个或者多个周期来完成。
寄存器控制模块包括控制寄存器，基准地址寄存器，时间等待寄存器。
它能及时地相应传输请求。
并且根据片外存储器的类型以及时序特性控制正确的传输节拍。
其中控制寄存器保留系统对一些参数（建立时间，数据保持时间，数据有效时间）的配置，这些寄存器配置直接参与外部存储器的时序控制。
另外。
时间等待寄存器的配置主要是为了给外部存储器足够的读写操作时间。
对于２４ｂｉｔ的数据总线宽度．读写周期可以达到５１２个系统时钟周期，但是对于１６ｂｉｔ的数据总线宽度．改寄存器必须配置成偶数个时钟周期．在寄存器配置的时间范围内，读或写两个地址。
所以，每一个地址操作所对应的读写时间是寄存器配置值的二分之一。
ｉｐｓ—ｃｌｋｉｐｓ—ｄａｌ８ｉｐｓ—ａｄｄｒｐｍｅｍ—ｒｗｐｍｅｍ—ｄａｔ８ｐｍｅｍａｄｄｏｘｍｅｍｄａｔ８ｘｍｅｍａｄｄ‘ｙｍｅｍ—ｄａｔ３ｙｍｅｍ～ａｄｄ‘图３ＥＭＩ模块的内部结构图ｄａｔａｗ‘ｄａｔａｒｄ（３）总线仲裁模块总线仲裁模块对Ｐｍｅｍｏｒｙ、ＸＩｎｅｍｏｒｙ、Ｙｍｅｍｏｒｙ的三路总线信号进行总线仲裁．保证在一个完整的读写周期内只有一路内部总线方位外部存储器。
每次传输数据结束．则此时外部相应存储器的片选信号放开。
基于FPGA的ARINC429机载总线接口
基于ＦＰＧＡ的ＡＲＩＮＣ４２９机载总线接口作者：赵显红何谷惠来源：《现代电子技术》2008年第10期摘要：ARINC429 是航空电子设备之间数据传输的航空工业标准。
提出一种基于ARINC429 接口板的研究方案。
采用高集成度的复杂可编程逻辑器件实现与429 总线的收发电路和与机载计算机总线之间的数据通信，可有效节省硬件资源，具有处理速度快、抗干扰能力强等优点，提高了该429 接口板的性能。
通过设计和实验，该板卡可以正常稳定地工作。
关键词：FPGA;429 总线;VHDL;Max+PlusⅡ中图分类号：TP302 文献标识码：B文章编号：1004-373X(2008)10-093-(Electronic Information Engineering College,Henan University of Science andAbstract：ARINC429 bus is an aero standard of data transmission between avionics equipment.A kind of new 429 interface card based on FPGA is put forward.Field Programmable Gate Array(FPGA) implements the data communication between 429 bus and avionics equipment,may save the space high efficiently.Its processing rate is higher,so it can improve the performance of this 429Keywords：FPGA;429 bus;VHDL;Max+PlusⅡARINC429总线是美国航空无线电公司制订的民用航空数字总线传输标准，我国航标SZ01数字信息传输系统也规定为ARINC429。
基于虚拟仪器的ARINC429通讯系统设计
QU Yan⁃dong，RAO Xiao⁃yu （Western Airport Group Yanan Airport Co.，Ltd.，Yan’an 716000，China）
Abstract: ARINC 429 is an aviation bus used for interconnection between various systems or between systems and equipment. It is the main path for digital information transmission between systems or between systems and equipment. It is the neural network of aircraft. This paper aims to realize the avionics bus ARINC429 communication system on the virtual instrument platform. Completing the hardware circuit design，and LabVIEW FPGA software program. Through the performance test of the software and hardware system joint debugging and interface transceiver communication of ARINC429 data communication system，the system is designed，and the data transmission rate can reach 12.5 kbps. The practicability and effectiveness of the system design are verified. Key words: aeronautical communication bus；ARINC429；LabVIEW FPGA；interface communication
基于FPGA的ARINC429总线接口卡设计
基于FPGA的ARINC429总线接口卡设计引言ARINC429 总线广泛应用于商务运输航空领域，如空中客车A310/A320、A330/A340 飞机，波音公司727、737、747、757 和767 飞机，麦道公司MD-11 飞机等。
它采用异步双极性归零码进行数据的编码，并通过双绞线传输，具有很强的抗干扰性能。
目前市场上的ARINC429 总线接口设计一般都采用专用接口芯片，如Device Engineering 公司的DEI-1016，INTERSIL 公司的HS-3282 等，这些专用芯片价格昂贵，且路数有限，使用非常不灵活。
本设计将ALTERA 公司的FPGA 芯片应用于ARINC429 标准数据传输，并完成了与计算机USB 接口的通信，有效缩小了系统体积并降低了成本，同时也增加了系统配置的灵活度。
ARINC429 总线数据ARINC429 数据总线协议规定一个数据字由32 位组成，以脉冲形式发送，采用双极性归零码，码速率为12.5kb/s 或100kb/s。
电气特性为：高电平(+10V) 为逻辑1；低电平(-10V)为逻辑0；0 电平(0V)发送自身时钟脉冲，字与字之间以一定间隔(不少于4 位)分开，以此间隔作为字同步。
一个32 位的数据字由五部分组成：标志位(LABEL)，用于标识传输数据的信息类型；源/目的标识码(S/D)，用于判断在一个多系统中的源系统；数据区(DATA)；符号/状态位(SSM)，用于标识数据字的特征或数据发生器的状态；奇偶校验位(PARITY)，ARINC429 数字信息传输使用奇校验。
FPGA 内部逻辑设计根据ARINC429 总线协议，要完成数据的收发以及对USB 总线接口的逻辑控制，FPGA 芯片应完成的逻辑功能框发送器结构如信号发生器由位计。
基于DSP与FPGA的ARINC429总线收发系统设计
I T 技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald53A R I N C 429数据传输总线具有结构简单、性能稳定、传输可靠等特点，因此它已经成为航空领域中的一种数字信息传输标准，而且被广泛应用于航空电子通讯设备中[1]。
作为航空通讯设备间数字信息传输的主要路径之一，A R I N C 429总线通过一对单向、差分耦合、双绞屏蔽线等方式将各系统间或系统与设备间互连起来。
为了提高系统处理数据的能力和抗干扰等问题，数据传输系统越来越多地与高性能的电子器件结合使用[2]。
该文设计了一种基于D SP和F P G A 的A R I N C A 29总线收发系统，该系统不仅具有可靠性好、传输准确度和集成度高的特点，而且在克服H S -3282芯片的诸多缺点方面有很强的针对性。
1 系统设计A R I N C 429总线收发系统主要包括D S P 控制模块、F P G A 控制模块、429总线收发模块以及双口R A M 模块[3]，如图1所示。
其中，D SP作为该系统数据处理中心，通过控制字来控制整个系统。
F P G A 作为D S P 的一个外设，D S P 通过控制F P G A来间接控制外围电路。
D S P 通过总线与F P G A 通信、发送指令、接收F P G A 返回的数据，所以总线既连接到D S P上同时也连接到F P G A 上。
A R I N C 429收发模块主要完成数据的发送、接收、缓存及传输速率的转换等工作。
系统在运行过程中，需处理和存储大量的数据，因此采用双R A M 阵列作为数据的扩展存储器。
2 硬件设计2.1 收发电路硬件设计工作主要集中在429总线收发电路的设计上[4]。
设计中采用美国H A R R IS公司为A R I N C 429总线设计的专用高性能数据芯片：总线接口电路H S -3282芯片和总线驱动电路H S -3182芯片[5]。
基于FPGA的ARINC429协议设计
基于FPGA的ARINC429协议设计什么是ARINC429协议？ARINC429协议是一种在航空和飞行电子中广泛使用的串行数据通信协议。
这种协议能够提供高速、可靠和灵活的数据传输，支持长距离传输和高噪声环境下的通信。
ARINC429协议由ARINC（航空电子工业协会）开发，并在现代飞机上被广泛采用。
ARINC429协议使用差分电压，高电平为+5V，低电平为-5V，通过双线（CAN、ARINC等）或光纤（MIL-STD、Fibre Channel等）进行数据通信。
它的物理层和数据链路层规定了数据传输的格式和操作，包括数据帧的结构、传输速率、数据位数、数据传输方向等。
FPGA实现ARINC429协议FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑芯片，可以通过编程来实现各种数字电路，包括存储器、逻辑门、寄存器等。
它的可编程性使得它非常适合在嵌入式系统、数字信号处理、通讯系统等领域中进行设计和应用。
FPGA也非常适合用于实现ARINC429协议。
FPGA可以通过开发工具（如Quartus、Vivado等）进行开发和编程。
在实现ARINC429协议时，需要编写相应的Verilog或VHDL代码来实现协议的物理层和数据链路层。
在数据链路层，需要设计发送和接收数据帧的格式和控制信号，而在物理层，需要将这些信号转换为差分电平。
FPGA可以通过使用DFU（Digital Frequency Synthesizer）来实现ARINC429协议中的时钟频率。
DFU可以用于将FPGA的时钟频率与ARINC429协议的时钟频率进行匹配，从而确保数据传输的同步和可靠性。
FPGA应用中的ARINC429协议设计ARINC429协议广泛应用于航空和航天系统中。
在航空航天系统中，FPGA可以使用ARINC429协议来处理各种传感器数据，如位置、速度、温度、压力等等。
通过使用ARINC429协议，可以将这些数据传输到其他系统或设备中进行处理和控制，从而实现更可靠、高效和安全的飞行控制。
ARINC429通讯总线收发系统设计
ARINC429通讯总线收发系统设计
续路
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2015(000)010
【摘要】通讯总线ARINC429在航空电子系统中的应用日益广泛,已逐渐成为国产新型飞机的主要通讯总线标准.本文所述的ARINC429通讯总线收发系统主要由DSP处理器控制电路、时序逻辑控制电路、数据总线发送及接收电路等部分组成.并设计了系统的DSP控制软件设计程序和逻辑控制程序,DSP软件设计程序包括系统初始化、总线数据发送程序及总线数据接收程序等模块构成,逻辑控制程序用来完成对ARINC429数据收发芯片的逻辑控制. 本文所完成的系统结构简单、操作性强、可靠性高、使用面广,对航空电子系统的总线通讯设计具有一定的典型性和实用性.
【总页数】2页(P1-2)
【作者】续路
【作者单位】中航工业金城南京机电液压工程研究中心 211106
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于NiosⅡ的便携式ARINC429总线收发系统设计 [J], 韩治中;陈东
2.一种多通道 ARINC429总线收发容错方法的研究 [J], 崔海青;李宏;刘博;徐永辉
3.航空用ARINC429总线收发系统设计与实现 [J], 李榕;刘卫国;刘晓剑
4.基于DSP与FPGA的ARINC429总线收发系统设计 [J], 张朝;许亚军;刘航
5.基于FPGA的ARINC429总线接收发送系统的设计 [J], 何苏勤;吴飞
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基于FPGA的多路ARINC429总线设计
基于FPGA的多路ARINC429总线设计代华山【期刊名称】《信息技术与信息化》【年(卷),期】2013(000)005【摘要】A design method of multi-channel ARINC429 bus interface based on FPGA is proposed, this method utilizes FPGA resources to realize the transceiver of ARINC429 data, and it overcomes the shortcomings of special chip such as costliness, data format immobility. Experimentation shows this method could achieve the function of interface with ARINC429 bus neatly, and makes circuit hardware design simple.%提出了一种基于FPGA的多路ARINC429总线接口设计方法，该方法利用模块FPGA资源实现ARINC429数据的收发，解决了专用芯片价格昂贵格式固定的缺点。
实验证明，该方法能够灵活实现多路ARINC429总线数据的接口功能，简化硬件电路设计。
【总页数】3页(P45-47)【作者】代华山【作者单位】中国西南电子技术研究所成都 610036【正文语种】中文【相关文献】1.基于FPGA的ARINC429总线协议处理设计 [J], 王昱煜;曹峰;于小燕;侯大勇;2.基于DSP与FPGA多路ARINC429数据通信系统设计 [J], 侯翔昊;杨尧;王民钢3.基于HI3282的FPGA与ARINC429总线通讯卡设计 [J], 吕小凤;张闯4.基于CPU和FPGA的ARINC429总线接口板设计 [J], 陈芳;方琪;夏融;5.基于FPGA的ARINC429总线协议处理设计 [J], 王昱煜;曹峰;于小燕;侯大勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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分类号：TP334 单位代码：10110学号：S2*******中北大学硕士学位论文基于FPGA的ARINC429总线通信系统设计硕士研究生杨明涛指导教师侯文教授学科专业信号与信息处理2010年 4 月 27 日图书分类号 TP334 密级非密UDC 620硕士学位论文基于FPGA的ARINC429总线通信系统设计杨明涛指导教师（姓名、职称）___________侯文教授_____________________申请学位级别____________________工学硕士_______________________专业名称_____________________信号与信息处理_____________________论文提交日期__2010__年__4__月__27__日论文答辩日期________年______月______日学位授予日期________年______月______日论文评阅人___________________________________________________________ 答辩委员会主席_______________________2010 年 4 月 27 日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律责任由本人承担。
论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。
签名：日期：导师签名：日期：基于FPGA的ARINC429总线通信系统设计摘要本文结合FPGA技术、USB2.0技术设计了一种航空ARINC429总线通信系统。
该系统包括1路发送通道，2路独立的接收通道，传输速率100kbps、50kbps或12.5kbps 可选，数据字长32bit或25bit可选，发送时间间隔可设。
发送数据有单次、多次，连续发送三种方式。
数据接收可填加时间标签功能，能够进行通信误码率测试。
系统在硬件上采用USB接口、FPGA和429协议芯片的结构，其中USB接口芯片采用Cypress公司的低功耗芯片CY7C68013A，实现了与计算机USB总线接口的数据通信。
FPGA选用Altera公司的Cyclone系列芯片EP1C6Q240C，该芯片工作电压为3.3V，有5980个逻辑资源，是一款高性价比的FPGA芯片。
429协议芯片选用Intersil公司的专用429协议芯片HS-3282/3182，使数据传输更加可靠，缩短了开发周期。
软件上采用LabVIEW设计PC机用户软件，VHDL设计底层FPGA程序，C51设计USB芯片固件程序的结构，实现了上位机软件功能、控制USB接口通信功能、控制HS3282收发429数据时序以及构建FPGA内部RAM的功能。
本文设计研制的ARINC429总线通信系统，经测试可以方便地应用到基于ARINC429总线的航空电子设备的维修测试中。
关键词：机载数据总线，ARINC429，FPGA，USB2.0Design of ARINC429 Bus Communication SystemBased on FPGAAbstractAn FPGA–based ARINC429 Bus Communication System is designed in this paper combined with current technology of FPGA and USB 2.0. One transmission and two reception channels have been implemented in the bus communication system.It can work at three transmission rate,100kbps/50kbps/12.5kbps. Three ways of data transmission have been accomplished, it can be single, repeated continuous transmission, and the word gap and frame period can be programmable. Each received data has a time label associated with it. The analysis of error data can be made in the test result.The structure of USB interface chip，FPGA and dedicated 429 chip has been adopted to achieve the hardware of ARINC429 Bus Communication System. In this scheme, Cypress corporation’s low power consumption chip CY7C68013A has been used to communicate with a host computer through USB interface. Altera corporation’s chip EP1C6Q240C from Cyclone series was a chip with higher cost performance , which is powered by 3.3V and possessed 5980 logic elements. Intersil corporation’s dedicated 429 chip HS-3282/3182 has been used to accomplished data transform for 429 bus, which can cut off the development cycle . The software of 429 bus Communication System consisted of user’s interface form LabVIEW, FPGA program from VHDL and internal program of USB chip from C51. This accomplished the function of host computer , the management of the data transmission of USB and 429 bus, and the construction of dpram within FPGA.The experiment proved that this ARINC429 Bus Communication System board can be easily applied to maintenance and testing of devices based on 429 bus.Keywords: Avionics DATA Bus, ARINC429, FPGA, USB2.0目录1绪论1.1课题背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3论文的主要工作 (3)1.4论文的结构安排 (4)2系统总体方案设计2.1 ARINC429协议标准 (5)2.1.1 ARINC429总线特点 (5)2.1.2 ARINC429数据字格式 (5)2.1.3 ARINC429电气特性 (6)2.2 USB2.0协议标准 (7)2.2.1 USB2.0总线特点 (8)2.2.3 USB事务处理 (8)2.2.3 USB数据传输 (9)2.2.4 USB设备开发流程 (11)2.3系统总体方案设计 (12)2.3.1系统总体设计分析 (12)2.3.2硬件方案设计 (13)2.3.3软件方案设计 (14)2.3.4通信的差错控制设计 (15)3 系统硬件设计与实现3.1 USB接口电路设计 (18)3.1.1 CY7C68013A芯片介绍 (18)3.1.2 USB启动模式和重列举 (19)3.1.3 CY7C68013A工作电路 (20)3.1.4 USB与FPGA接口电路 (21)3.2 FPGA工作电路设计 (23)3.2.1 晶振与锁相环电路 (23)3.2.2下载与配置电路 (24)3.2.3 供电与复位电路 (25)3.3 ARINC429总线接口电路 (26)3.3.1 数据总线的电平转换 (27)3.3.2 ARINC429总线接口电路 (28)3.4 印制电路板设计 (31)3.4.1差分阻抗 (31)3.4.2电源和地 (32)4 系统软件设计4.1 PC机软件设计 (33)4.1.1 软件功能设计 (33)4.1.2 USB2.0驱动程序设计 (35)4.2 USB底层固件程序设计 (38)4.3 FPGA内部程序模块设计 (41)4.3.1 USB接口控制模块 (41)4.3.2 ARINC429接口控制模块 (42)4.3.3 双口RAM存储控制模块 (44)4.3.4时钟频率产生模块 (45)4.3.5数码管显示模块 (45)4.3.6智能检错具体实现 (46)5系统的调试与测试5.1系统调试 (47)5.2系统测试 (49)6 总结与展望附录参考文献攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果致谢1绪论1.1课题背景和意义随着微电子技术、计算机技术、通信技术、信息技术和网络技术的发展，以及对飞行器执行复杂多样任务需求的提高，航空电子技术得到了飞速发展。
现代飞机上集成的电子设备和系统也越来越多，越来越复杂，如飞行控制、推力控制、通信导航、火力控制、雷达、仪表显示等。
为了使这些关键系统间能够高速、可靠的实时通信，实现各个系统之间协调工作，使整个航空电子综合化系统能够高效可靠的工作，必然要传输大量的数据信息，而这些数据信息的传递桥梁就是机载数据总线。
机载数据总线技术是现代先进飞机电传操纵系统和航空电子综合化最重要的关键技术之一。