航空電子系統(tǒng)設計中FPGA技術的應用

1 系統(tǒng)設計面臨的問題
由于競爭的壓力和對飛機性能無止境的追求，航空電子從簡單、獨立的設備發(fā)展到如今以每秒百萬位乃至更快的速度交換信息的高級智能系統(tǒng)網絡。這也帶來了必須克服的許多設計問題(見表1)。

在要求高性能的航空系統(tǒng)設計中，每項設計都要減少空間、功耗和重量，滿足這些要求至關重要。這項要求直接作用于芯片級別，單一芯片體積減小后對所需板卡的要求也會降低，從而降低了對封裝外殼、固定元件、冷卻器件甚至是電源的要求。同樣，每多增加一個組件，都會增加一些引發(fā)故障的機會。減少芯片數(shù)量的設計必然有助于緩解這些問題。廢棄則是像MIL-STD-1553設計實施這類長期項目所面臨的另一個問題。每個組件無論其是由世界最大的制造商提供，還是來自于產量較小的專業(yè)供應商，都存在著廢棄的風險。單一來源的組件不但面臨著被廢棄的風險，還有個長期價格保護的問題，特別是那些從原有項目繼承的設計，這個問題更為明顯。對于已經部署的系統(tǒng)，由于所涉及的代價過高，應盡量避免由于廢棄組件而重新對系統(tǒng)進行驗證。當系統(tǒng)架構師指定一種系統(tǒng)設計時，必然會存在架構無法正確實現(xiàn)的某種風險。一個非常典型的問題是：經常在設計過程中或架構確定很久之后(如在集成階段)，才知道需求有所變化。這些變化一般都會增加對架構的要求，并提出一些關于設計的常見問題，如：設計足夠靈活嗎?能提供充分的處理能力嗎?功能在硬件和軟件之問是否得以有效且高效地進行了區(qū)分?能達到關鍵時間要求嗎?
理想狀況下，所選定的架構應功能強大、應用靈活，足以在初始部署階段就將風險降到最低，并且提供了一個允許系統(tǒng)隨著時間發(fā)展的平臺。
理想條件下，一個MIL-STD-1553設計師可以采用傳統(tǒng)的技術，使用有多個來源的COTS組件來解決這些問題。這種由大量市場提供的組件在性價比上有明顯的優(yōu)勢。

2 MIL-STD-1553簡介
請看一下數(shù)據(jù)傳輸路徑，即圖1中的MIL-STD-1553總線結構。MIL-STD-1553是一種定義數(shù)據(jù)總線的電子和協(xié)議特點的軍用標準。作為一種在軍用和商用領域廣泛應用超過25年之久的總線，并且符合MIL-STD-1553標準，它能以1 Mbit／s的速率高度精確、極為可靠地傳輸數(shù)據(jù)。

根據(jù)MIL-STD-1553標準的規(guī)定，總線結構由三個不同的硬件組成：
●總線控制器――總線控制器是總線上唯一允許在數(shù)據(jù)總線上發(fā)出命令，并負責引導數(shù)據(jù)總線中數(shù)據(jù)流的硬件設備。如果同時有幾個終端可以實現(xiàn)總線控制器的功能，同一時間內只能有一個處于活動狀態(tài)。