1553B总线收发器关键模拟电路研究与设计
发布时间：2021-07-05 13:24
1553B总线收发器是数据通信系统中的核心模块,由于其传输数据的高可靠性广泛应用于航空航天电子设备中,对于航天设备的通信效率和安全具有重要意义。MIL-STD-1553B是飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线。总线采用可屏蔽双绞线传输数据,信号以串行数字脉冲的形式进行传输,信号格式用曼彻斯特编码来表示。基于此,本文对1553B总线收发器关键模拟电路进行研究与设计。主要包括以下内容:首先,本文讨论了1553B总线标准,主要包括1553B总线系统结构和1553B总线协议字的格式,并给出了本文1553B总线收发器的结构。其次,在分析带隙基准电路的工作原理、温度特性以及两种传统带隙基准补偿结构基础上,本文采用VEB线性补偿技术和分段线性补偿技术设计了一种高阶温度补偿的带隙基准电压源,并采用华虹0.35μm BCD工艺对电路进行了仿真验证。仿真结果显示,所设计的高阶温度补偿的带隙基准电压源的温度系数为0.47ppm/℃,低频处电源抑制比为-57d B。第三,在设计限幅放大电路、4阶有源低通滤波电路、比较器电路等子电路基础上,本文采用华虹0.35μm BCD工艺设计了一种1553B总线收发器...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BU61580结构框图
重庆邮电大学硕士学位论文第2章1553B总线收发器概述6第2章1553B总线收发器概述2.11553B数据总线标准MIL-STD-1553B是一种命令-响应协议，是关于数据总线电气特性和协议规范的标准[22]。它的全称是飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线，相当于不同设备间数据通信的传输通道[23]。1553B总线系统传输数据使用的是可屏蔽双绞线，总线上数据传输速度为1Mbps，总线上传输每个字长为20位。总线上传输的形式为曼彻斯特(Manchester)码。Manchester码波形如图2.1所示，波形的正负电平是直流平衡的，适合变压器耦合的方式，时钟频率为1MHz，信号的跳变在时间反转的中间。信号从负电位到正电位的过程表示逻辑零，相反，信号从正电位变为负电位表示逻辑一[24]。因而，Manchester码是一种相位调制。时钟信号的低电平代表NRZ信号的逻辑零，时钟的相反相位代表NRZ信号的逻辑一，若在时钟的一个周期内波形没有进行翻转，则认为此时传输的数据无效。这样的编码方式可以在接收端恢复时钟信号，在传输过程中可以不包含时钟位、串行传输的起始位和终止位，从而提高了信号传输的速度和可靠性[24]。图2.1Manchester码编码形式2.1.11553B总线系统结构1553B总线系统采用双冗余总线的方式，即未工作的总线处于热备份状态，从而保证了系统故障容错性。每根总线上挂载全部的终端，终端与总线之间有相应的
重庆邮电大学硕士学位论文第2章1553B总线收发器概述7总线收发器，信息只能通过BC和RT、RT和RT之间传输。1553B总线的结构如图2.2所示，在一条总线上最多能挂31个远程终端，终端类型有总线控制器BC、远程终端RT、总线监视器MT以及子系统(Subsystem)[25]。图2.21553B总线结构（1）总线控制器BC：总线控制器是总线系统中唯一可以发送指令的功能模块。其通过向总线发送命令字来控制信号的传输，无论在哪个时间点，总线系统中只能存在一个BC。BC模式还可以实现错误检测的功能，如响应时间验证、同步编码、奇偶校验以及各种RT和RT间的传输错误。（2）远程终端RT：在1553B总线系统中，除了总线控制器和总线监视器外，其余都是远程终端。RT接收响应来自BC的命令字，与BC或其他RT进行数据交换。（3）总线监视器MT：MT包含3种不同的监控模式，即字监控、可选消息监控和组合的RT可选择的消息监控模式。（4）子系统：子系统通常与远程终端相连，用来存储BC发来的数据，将数据与RT或BC进行交互。2.1.21553B总线协议字的格式在1553B总线系统中数据传输要遵循的规则就是相应的协议，而协议的实现是通过字来完成。其中，在总线上进行传输的有：指令字、数据字和状态字。每种字的长度都是20位，前3位是同步字段，使得每个字开头的解码时钟重新同步。中间的16位是数据信息字段，最后一个字段是奇偶校验位[26]，如图2.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于SoC1553B总线接口模块的实现[J]. 樊江锋,赵婧华,赵泽,叶波,杨彪. 数字通信世界. 2020(01)
[2]一种分数阶巴特沃斯滤波器的有源电路设计[J]. 庞轶环,胡志忠. 电子学报. 2018(05)
[3]高性能分段线性补偿CMOS带隙基准电压源设计[J]. 邓庭,曾以成,夏俊雅,崔晶晶. 电子元件与材料. 2018(03)
[4]超低温漂带隙基准电压源设计[J]. 陆锋,葛兴杰. 电子与封装. 2017(03)
[5]高速1553总线分立器件收发器设计[J]. 蔡洁明,魏敬和. 微型机与应用. 2016(20)
[6]带有自偏置功能的高性能带隙基准源电路[J]. 赵嘉斌. 科技视界. 2016(16)
[7]运算放大器工作原理的深度剖析[J]. 孙正鼐,史普帅,张华强. 电子技术应用. 2015(10)
[8]两种典型二阶有源滤波电路的分析与运用[J]. 尹凯华,潘万欣,郭小俊. 上海船舶运输科学研究所学报. 2015(03)
[9]一种3.3V低电源电压的1553B总线收发器设计[J]. 印琴,于宗光,魏敬和,胡水根. 电子器件. 2015(03)
[10]基于BU-61580的MIL-STD-1553B总线设计[J]. 邓林,戎蒙恬. 信息技术. 2014(02)
硕士论文
[1]兼容JBU64843的1553B总线接口设计[D]. 赫彩.哈尔滨工业大学 2019
[2]一种12位逐次逼近型ADC的设计[D]. 成文轩.西安电子科技大学 2019
[3]限幅低噪声放大器一体化设计与实现[D]. 郑帅.电子科技大学 2018
[4]基于SoC芯片1553B的BC/RT设计与验证[D]. 何定铼.西安电子科技大学 2017
[5]1553B总线协议分析与接口卡设计[D]. 王琪龙.北京交通大学 2013
[6]微带带通滤波器的研究及设计[D]. 王亚亚.西安工业大学 2013
[7]基于1553B通信协议的总线模块设计与实现[D]. 朱正国.西安电子科技大学 2013
[8]一种总线收发器的设计与研究[D]. 杨煜.江南大学 2011
[9]高速低功耗比较器设计[D]. 游恒果.西安电子科技大学 2011
[10]低压低功耗CMOS带隙基准电压源设计[D]. 张小莹.西安电子科技大学 2009
本文编号：3266150
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BU61580结构框图
重庆邮电大学硕士学位论文第2章1553B总线收发器概述6第2章1553B总线收发器概述2.11553B数据总线标准MIL-STD-1553B是一种命令-响应协议，是关于数据总线电气特性和协议规范的标准[22]。它的全称是飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线，相当于不同设备间数据通信的传输通道[23]。1553B总线系统传输数据使用的是可屏蔽双绞线，总线上数据传输速度为1Mbps，总线上传输每个字长为20位。总线上传输的形式为曼彻斯特(Manchester)码。Manchester码波形如图2.1所示，波形的正负电平是直流平衡的，适合变压器耦合的方式，时钟频率为1MHz，信号的跳变在时间反转的中间。信号从负电位到正电位的过程表示逻辑零，相反，信号从正电位变为负电位表示逻辑一[24]。因而，Manchester码是一种相位调制。时钟信号的低电平代表NRZ信号的逻辑零，时钟的相反相位代表NRZ信号的逻辑一，若在时钟的一个周期内波形没有进行翻转，则认为此时传输的数据无效。这样的编码方式可以在接收端恢复时钟信号，在传输过程中可以不包含时钟位、串行传输的起始位和终止位，从而提高了信号传输的速度和可靠性[24]。图2.1Manchester码编码形式2.1.11553B总线系统结构1553B总线系统采用双冗余总线的方式，即未工作的总线处于热备份状态，从而保证了系统故障容错性。每根总线上挂载全部的终端，终端与总线之间有相应的
重庆邮电大学硕士学位论文第2章1553B总线收发器概述7总线收发器，信息只能通过BC和RT、RT和RT之间传输。1553B总线的结构如图2.2所示，在一条总线上最多能挂31个远程终端，终端类型有总线控制器BC、远程终端RT、总线监视器MT以及子系统(Subsystem)[25]。图2.21553B总线结构（1）总线控制器BC：总线控制器是总线系统中唯一可以发送指令的功能模块。其通过向总线发送命令字来控制信号的传输，无论在哪个时间点，总线系统中只能存在一个BC。BC模式还可以实现错误检测的功能，如响应时间验证、同步编码、奇偶校验以及各种RT和RT间的传输错误。（2）远程终端RT：在1553B总线系统中，除了总线控制器和总线监视器外，其余都是远程终端。RT接收响应来自BC的命令字，与BC或其他RT进行数据交换。（3）总线监视器MT：MT包含3种不同的监控模式，即字监控、可选消息监控和组合的RT可选择的消息监控模式。（4）子系统：子系统通常与远程终端相连，用来存储BC发来的数据，将数据与RT或BC进行交互。2.1.21553B总线协议字的格式在1553B总线系统中数据传输要遵循的规则就是相应的协议，而协议的实现是通过字来完成。其中，在总线上进行传输的有：指令字、数据字和状态字。每种字的长度都是20位，前3位是同步字段，使得每个字开头的解码时钟重新同步。中间的16位是数据信息字段，最后一个字段是奇偶校验位[26]，如图2.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于SoC1553B总线接口模块的实现[J]. 樊江锋,赵婧华,赵泽,叶波,杨彪. 数字通信世界. 2020(01)
[2]一种分数阶巴特沃斯滤波器的有源电路设计[J]. 庞轶环,胡志忠. 电子学报. 2018(05)
[3]高性能分段线性补偿CMOS带隙基准电压源设计[J]. 邓庭,曾以成,夏俊雅,崔晶晶. 电子元件与材料. 2018(03)
[4]超低温漂带隙基准电压源设计[J]. 陆锋,葛兴杰. 电子与封装. 2017(03)
[5]高速1553总线分立器件收发器设计[J]. 蔡洁明,魏敬和. 微型机与应用. 2016(20)
[6]带有自偏置功能的高性能带隙基准源电路[J]. 赵嘉斌. 科技视界. 2016(16)
[7]运算放大器工作原理的深度剖析[J]. 孙正鼐,史普帅,张华强. 电子技术应用. 2015(10)
[8]两种典型二阶有源滤波电路的分析与运用[J]. 尹凯华,潘万欣,郭小俊. 上海船舶运输科学研究所学报. 2015(03)
[9]一种3.3V低电源电压的1553B总线收发器设计[J]. 印琴,于宗光,魏敬和,胡水根. 电子器件. 2015(03)
[10]基于BU-61580的MIL-STD-1553B总线设计[J]. 邓林,戎蒙恬. 信息技术. 2014(02)
硕士论文
[1]兼容JBU64843的1553B总线接口设计[D]. 赫彩.哈尔滨工业大学 2019
[2]一种12位逐次逼近型ADC的设计[D]. 成文轩.西安电子科技大学 2019
[3]限幅低噪声放大器一体化设计与实现[D]. 郑帅.电子科技大学 2018
[4]基于SoC芯片1553B的BC/RT设计与验证[D]. 何定铼.西安电子科技大学 2017
[5]1553B总线协议分析与接口卡设计[D]. 王琪龙.北京交通大学 2013
[6]微带带通滤波器的研究及设计[D]. 王亚亚.西安工业大学 2013
[7]基于1553B通信协议的总线模块设计与实现[D]. 朱正国.西安电子科技大学 2013
[8]一种总线收发器的设计与研究[D]. 杨煜.江南大学 2011
[9]高速低功耗比较器设计[D]. 游恒果.西安电子科技大学 2011
[10]低压低功耗CMOS带隙基准电压源设计[D]. 张小莹.西安电子科技大学 2009
本文编号：3266150
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