摘要：本文以workbench 為平臺，vxworks 為操作系統，chipscope 為分析工具，介紹了完整的ARINC429 協議和422協議的FPGA 硬件調試，通過硬件調試發現modelsim 仿真所不能發現的問題并分析問題解決問題，從而完成多路機載總線收發器的設計與實現。

在航空電子綜合化系統中，快速、有效的數據傳輸對整個航空電子系統的性能有很大的影響，因此數據總線被稱為現代航空電子系統的骨架，利用FPGA 技術設計集成多路ARINC429[1] 和422[4] 通道的通信芯片，可以有效的提高數據通信模塊的處理能力和集成度，降低成本，本文以verilog 語言為基礎， 通過ISE 編程，modelsim 仿真， 仿真無誤后綜合實現，用impact 將bit 文件燒寫到FPGA 中，進行硬件調試，并用chipscope 進行分析，為了更加方便的進行調試，以workbench 為平臺建立驅動。關于429 協議和422 協議已經非常成熟，因此本文主要從硬件調試的角度介紹多路機載總線收發器的實現。

1 FPGA 邏輯設計原理

很多情況下，我們需要一塊板子既具有429[2-3] 功能又具有422 數據傳輸功能，因此我們將429 邏輯和422 邏輯[6] 建立在一個模塊下，分別給429 邏輯和422 邏輯分配不同的地址空間，通過不同的地址空間控制429 和422 協議的片選信號，同時LOCALBUS 數據是雙向數據，429 和422 數據是單向數據，因此需要加一個雙向緩沖器，實現單向數據和雙向數據之間的轉換。協議部分已經非常成熟，在此不做贅述。

2 原型驗證板驗證

2.1 原型驗證板原理
我們所用的電路板名稱為:MFD-GPM1018。設計原理如圖1：CPU 控制FPGA 數據的寫入和讀出，FPGA 通過429 或者422 接收到的數據按照相應的協議轉換之后由cpu 讀出，cpu 通過Localbus 提供FPGA 要發送的數據并配置寄存器。

CPU 讀出來的數據通過LBC-1-AD00——07 到鎖存器把地址和數據按一定的控制規則轉換為單獨的地址信號和數據信號。LBC-1-AD00——07 表示某時刻是地址信號某時刻是數據信號。ROM 存儲cpu 運行過程中的中間數據程。H1-8445 電平轉換，將429 數據電平由bus 總線所要求的電平轉
換為FPGA 需要的3.3V。ASP105885-01 是連接器將429、422 數據連接到GPM 調試版上，進行硬件調試。MAX3362 將串行數據轉換為差分的形式。M25P16-AVMN6T 是FPGA 的配置芯片，通過JTAG 接口將bit 文件加載到FPGA 中這樣配置之后，下次上電之后就可以直接將bit 文件load 到FPGA 中而不需重新加載。

2.2 硬件調試過程
在Workbench 開發平臺vxworks[3] 操作系統下，首先連接串口網口從調試板到PC 機，新建超級終端，選擇通信速率為115200，其他都為默認值，網口下載操作系統到cpu 中，串口用來控制cpu，串口網口連接好后，連接JTAG 接口，（JTAG連接線連USB 下載線連到PC 機），電源電壓設置為28V，然后上電，通過調試板上的電壓轉換器轉換為5V 供FPGA 板子使用，上電之后通過IMPACT 下載.bit 文件到FPGA 中，這種配置類型斷電即丟失，下次上電后需要重新下載，同時打開超級終端，建立串口連接，此時vxworks 操作系統將會自動啟動，在此操作系統下輸入一些命令控制cpu，常用的就是讀（d）和寫（m）命令，并且打開chipscope，來進行調試。

為了充分驗證邏輯功能的正確性：我們分別進行內回環測試，也就是在邏輯內部實現自收自發，然后進行外回環測試，將板子上發送接口與接收接口連接起來，實現回環收發，測試都無誤后進行外部測試，對429 協議采用429 的仿真卡進行測試，對422 協議采用串口調試工具進行測試。

2.2.1 429 測試
429 的仿真卡發送429 差分數據，通過FPGA 接收，判斷接收到的數據是否是發送的數據，以此來檢測接收邏輯的正確性。

429 仿真卡BUStools /ARINC v3.20 仿真驗證：
1)TX setup : 設置發送通道，波特率、奇偶校驗
2)DEFINE :ADD new message 添加發送通道，我們需要TXD1、TXD2，設置發送數據參數：data——BIN 設置32—9位數據，前8 位數據通過Label 設置，Label 是一個233 數據類型，2 指的是2 位，比如設置為256，則為10101110, 映射到發送的數據為0111 0101，即為0x75，最高位為奇偶校驗位，在發送過程中自動產生。

3) 設置完成后，點擊run，停止發送的話點擊stop。

通過超級終端讀出接收到的數據與發送的數據一致，測試正確。

2.2.2 通過串口調試工具進行422 測試
422 的發送端口和接收端口通過232 連到PC 機上，PC機通過串口調試工具發送一串數據，經過232 轉422 接收這些數據，接收到的數據在超級終端中打印，檢測接收是否正確，類似的，調用驅動422 發送一串數據，通過232 到PC 機通過串口調試工具看到發送出來的數據，檢測發送的數據是否正確。調試過程中比較關鍵的一點就是發送和接收端口波特率要設置一致。