Skip to main content
SUPERVISOR
Shahabedin Rahmanian,Vahid Ghafarinia
شهاب الدین رحمانیان (استاد راهنما) وحید غفاری نیا (استاد راهنما)
 
STUDENT
Jamshid Mohammadi
جمشید محمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Implementation of the MIL-STD-1553B Data Bus Interface Using Hardware Description Language (VHDL)
: Data buses play a key role in the aircraft's avionic architecture. Capabilities and restrictions of communication between avionics componenes is determined by the databus in use. Nowadays high speed serial data buses have made it possible to design and implement high level avionic functions by cooperative operation of avionics systems.The MIL-STD-1553B databus is one of the most popular and widely used avionics data buses. Though, a long time has passed since its first introduction, it is still used in many military and civil aircrafts due to its high reliability and noise immunity. The 1553B network interface is required by any component that is supposed to communicate with other components over the network. One solution for the network interface of the systems is the commercially available 1553B integrated circuits. The other solution is to design the network interface as an IP cores and implement it on an FPGA chip. Low costs, simple upgrade procedure, small footprint, easy evaluation and verification and future-proof designs have made the IP core a popular solution for many designers. In this project the design and implementation of a 1553B IP core was followed to provide the national aerospace industries with a low cost and costumizable solution. The IP design is based on the 1553B related standard documents and the conceptual designs of the commercially available IP cores. The units of the designed network interface were implemented by hardware description language (VHDL) by an optimized and reliable approach. The main units of the interface are Manchester encoder/decoder and protocol controller. Two separate protocol controllers were designed for Bus Controller and Remote Terminal. Furthermore, a method was proposed for on demand service to remote terminals using the "Service Request" bit in the status word. The performance of the designed 1553B network interface was practically examined using three personal computers as remote terminals and the bus controller. The results confirmed that the designed 1553B IP core can successfully satisfy the standard requirements. By implementing this core on the FPGA chip of an avionic system it can be connected to the 1553 databus by minor hardware modifications. Keywords: MIL-STD-1553B, IP Core, Bus Controller, Remote Terminal
گذرگاه‌های داده جزء اصلی معماری سیستم اویونیک هواگردها هستند و نوع ارتباط و محدودیت‌های ارتباطی بین سامانه‌های مختلف بر اساس ویژگی‌های آن‌ها تعیین می‌شود. امروزه تبادل داده گسترده‌تر بین سامانه‌های مختلف، امکان پیاده‌سازی کارکردهای سطح بالاتری را در اویونیک فراهم کرده است و نقش گذرگاه‌های اویونیک به عنوان بستر تبادل داده اهمیت بیشتری پیدا کرده است. گذرگاه استاندارد MIL-STD-1553B یکی از پرکاربردترین گذرگاه‌های داده اویونیکی است و با اینکه مدت زیادی از معرفی آن سپری شده است هنوز هم در بسیاری از هواگردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. قابلیت اطمینان بالا و نویز پذیری پایین از مشخصه‌های بارز این گذرگاه داده است که باعث شده است تا در بسیاری از کاربردهای نظامی و غیرنظامی استفاده شود. سامانه‌های اویونیک برای اتصال به گذرگاه 1553B باید دارای واسط گذرگاه 1553B باشند. تراشه‌های مستقلی به عنوان واسط گذرگاه 1553B تولید شده و در دسترس هستند. علاوه بر آن، مدار واسط گذرگاه به صورت یک هسته دیجیتال قابل پیاده‌سازی بر روی FPGA نیز طراحی و عرضه شده است. رویکرد دوم در پیاده‌سازی واسط گذرگاه بسیار مورد توجه قرار گرفته است که از دلایل آن می‌توان به مزایایی از جمله قیمت پایین، قابلیت ارتقا، صرفه جویی در فضای برد، ارزیابی آسان قبل از اجرا و عدم وابستگی به نوع خاصی از پلتفرم FPGA اشاره نمود. با توجه به نیاز صنایع هوایی کشور به ارتقاء سیستم‌های موجود و تقاضا برای یک راه حل مطمئن و مقرون به صرفه، طراحی و پیاده‌سازی یک هسته اختصاصی برای واسط گذرگاه 1553B در این پروژه دنبال شده است. ابتدا با مطالعه کامل استاندارد و بررسی قابلیت‌های هسته‌های مشابه، طراحی واسط گذرگاه انجام شد. سپس هر یک از اجزا با رویکرد بهینه و قابل اطمینان بودن با استفاده از زبان توصیف سخت‌افزار طراحی و پیاده‌سازی شدند. این اجزا شامل بخش کدگذار، کد‌گشا و کنترل‌کننده پروتکل است. بخش کنترل‌کننده پروتکل به صورت مستقل برای کنترل‌کننده گذرگاه و ترمینال طراحی شده است. همچنین روشی پیشنهاد شده است تا ترمینال‌ها با استفاده از بیت Service Request در کلمه وضعیت خود بتوانند تقریبا به‌صورت لحظه‌ای و مساوی در زمان مورد نیاز ارسال داده داشته باشند. برای انجام آزمون عملی یک فرستنده/ گیرنده ساده طراحی شد و با استفاده از واسط‌های گذرگاه طراحی شده یک شبکه مبتنی بر استاندارد 1553B بین چند کامپیوتر ایجاد شد. آزمون حالت‌های مختلف گذرگاه بر روی این شبکه نشان داد که همه قابلیت‌های استاندارد با موفقیت پیاده‌سازی شده‌اند و هسته طراحی شده می‌تواند در کنار سایر هسته‌ها بر روی تراشه FPGA اصلی سامانه اویونیک پیاده‌سازی شود. کلمات کلیدی: MIL-STD-1553B، IP Core، کنترل‌کننده گذرگاه، ترمینال

ارتقاء امنیت وب با وف بومی