总线

在自动控制系统中，执行器同控制器或控制系统相连，共同实现对工业过程的控制。现场总线是过程控制技术、仪表工业技术和计算机网络技术三大技术领域相结合的产物。WorldFIP现场总线既是实时的，可预测的，又是面向未来的、能够和Internet连接的现场总线。本文对开发基于WorldFIP现场总线技术的智能电动执行器的软硬件进行了探讨，包括：MCU控制板卡，通信板卡和驱动板卡，以及相关软件程序的设计与开发。

1、引言

现场总线是从20世纪80年代中期发展起来的。随着工业自动化与微处理器计算机网络的不断发展，要求有一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通信系统以形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。上世纪八、九十年代以来，逐步出现多种智能执行器，本文主要完成一种基于WorldFIP现场总线技术的智能电动执行器设计。

<strong>1 引言</strong>

MIL-STD-1553B军用总线标准，在军事装备，特别是飞机系统中得到了广泛的应用，舰载系统中也正在逐步推广。对于1553B总线传输信息的飞机系统，特别是由该总线网络构成的综合航火控系统、通信系统而言，系统时实监测与在线故障诊断均建立在信息录取的前提下。为了方便录取1553B总线上传输的信息就需要应用1553B总线到计算机标准接口转换器，目前常用转换器有1553B-PCI、1553B-VXI等，但在工程实践过程中，它们存在体积大、价格高、使用不方便等缺陷。相比而言，USB接口具有体积小、携带方便、热插拔等特征，具有不可替代的优势。

本文介绍的1553B设备检测系统就是基于USB接口的。设计包含两大部分：硬件设计和软件设计。硬件设计主要实现1553B接口到USB接口的转换;软件设计主要是USB芯片固件开发、USB接口驱动、开发计算机测试1553B设备软件。

<strong>2 硬件系统设计</strong>

本系统的硬件设计工作主要集中在1553B与USB总线接口的转换设计。硬件系统分成三部分：1553B接口转换电路、FPGA译码电路和USB接口电路。

2.1 1553B接口转换电路

目前国内对1553B总线接口板的设计一般基于DDC公司BU-61580协议芯片完成，但只能完成协议处理部分，应用时还需外围的存贮器和微处理器等辅助芯片。故采用现场可编程门阵列(FPGA)实现整个接口板核心的设计。

<strong>1 系统总体架构</strong>

1553B总线信号进入接口板后，首先通过隔离变压器进行电平转化，使之匹配后面收发器的工作电压。收发器再把电平转化后1553B差分信号转化为可识别的TTL电平。但此时的信号仍然是曼彻斯特Ⅱ型码，故需经解码和串并转换，同时完成数据字的同步、数据、曼彻斯特码错误的检出、奇偶检测和位/ 字计数等，处理后的数据串并转换后存入内存再对其进行相关的协议处理。发送数据时，将终端接收的数据暂存于内存中，等待发送命令。一旦收到发送命令，即发送数据并通过并串转换后进行曼彻斯特编码且调制解调后发送到1553B的双余度总线上。

<strong>2 系统硬件构成及其实现</strong>

总线，总要陷进里面。这世界上的信号都一样，但是总线却成千上万，让人头疼。

总的来说，总线有三种：内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连；而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的互连；外部总线则是微机和外部设备之间的总线，微机作为一种设备，通过该总线和其他设备进行信息与数据交换，它用于设备一级的互连。

除了总线外，还有一些接口，它们是多种总线的集合体，或者说来者不拒。

<strong> SPI</strong>

SPI (Serial Peripheral Interface)：MOTOROLA公司提出的同步串行总线方式。高速同步串行口。3～4线接口，收发独立、可同步进行。