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基于VME的星载上行数据模块测试平台的设计与实现

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍了VME总线的特点及系统结构,给出了设计基于VME总线的星载上行数据处理模块测试平台的一些关键技术,并提出了一种围绕FPGA芯片设计VME总线从设备接口的技术。
  关键词:VME总线测试平台PSKFPGA
  
  VME(VersaModuleEurocard)总线是一种计算机总线结构。Versa总线由Motorola公司专为其MC6800处理器开发设计的,VME总线是在Versa总线的基础上发展起来的,主要采用了Versa总线的电气标准及欧式卡(Eurocard)的机械标准。VME总线在工业领域得到了广泛应用,航空、航天和军事等领域也大量采用VME总线。
  
  在以VME为背板总线的系统中,很多功能模块作为VME从设备存在于系统中。目前,市场上有关VME从设备的专用接口芯片功能复杂,成本很高,不被广泛使用,很多VME从设备都需要自行开发VME从设备接口。本文介绍一种围绕FPGA芯片设计VME总线从设备接口的技术。本文设计的基于VME的测试平台是某星载上行数据处理模块的测试平台。
  
  图1
  
  1VME局部总线
  
  1.1VME总线的特性
  
  VME总线是第一个独立于微处理器的总线标准,不再受限于某一生产商的处理器产品;VME总线采用主控/目标结构,总线内可以存在多个主模块,所以被称为多路处理总线;VME总线为32位计算机总线,地址/数据信号线采用非复用方式,最大传输速率可达40MPS;在VME64中,VME总线扩展到64位,最大传输速率可达80MPS;VME总线采用异步传输,无时钟也可协调数据传输,模块间的数据传输通过握手信号实现;VME总线能够支持16位、24位、32位寻址和8位、16位、24位、32位数据传送;VME总线支持多处理器体系,最多支持到21个处理器;VME总线支持四级仲裁请求,采用菊花链优先级队列,实现多个主设备共享总线资源。
  
  1.2VME总线系统结构
  
  VME总线主要由功能模块、底板接口逻辑和四组信号总线组成,功能模块通过底板接口逻辑、利用底板信号总线互相通信。其系统结构如图1所示。
  
  底板总线包括数据传送总线、优先级中断总线、数据传送仲裁总线和共用总线四种。VME总线的数据传输协议有两层:最底层为底板访问层,由底板接口逻辑、共用总线模块和总线仲裁模块组成;上层为数据传输层,由数据传送总线和优先级中断总线模块组成。
  
  四类不同的设备板中包括不同的功能模块,系统控制板包括系统时钟驱动器、电源监视、仲裁、菊花链和总线定时器等功能模块;CPU板包括定位监视器、总线主控、请求器、中断处理、中断器等功能模块;存储器板和I/O设备板都包括目标和中断器等模块。
  
  2基于VME的星载上行数据处理模块测试平台的设计
  
  2.1测试平台的系统组成
  
  星载上行数据处理模块由PSK解调卡、指令译码卡和存储器加载卡及VME接口卡组成,主要用来完成上行PSK副载波信号的解调、译码和处理。其中数据注入卡属于VME从设备。
  
  对星载上行数据处理模块进行测试的平台由VME机箱、仿真VME计算机、监测设备和运行在监控计算机上的监控软件组成,用来验证上行数据处理模块的功能及VME从设备接口的设计。系统组成框图如图2所示。
  
  上行数据处理模块所包括的功能单元均以双高度VME卡的形式安装在VME机箱中,其中数据注入板卡通过VME接口与仿真VME计算机完成数据通信。
  
  VME机箱是提供测试模块和被测模块的机械及电气安装载体。
  
  运行在监控计算机上的监控软件提供人机会话界面;设置测试床工作模式(自检/工作);接收由VME仿真计算机传回的遥测参数,反映星上设备的工作状态;接收显示由VME仿真计算机传送的注入数据;接收显示检测设备发出的指令检测报告。
  
  2.2监测设备的设计
  
  监测设备用来检测上行数据处理模块译码输出的指令代码,并且提供双电平状态信号,检测上行数据处理模块延时输出的控制信号、星上设备用电以及硬件复位等。原理框图如图3所示。
  
  2.3VME仿真计算机的设计
  
  图3
  
  VME仿真计算机负责管理上行数据处理模块的工作模式。它通过仿真VM

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