總線收發(fā)器電路主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收，該電路包括4路獨(dú)立的總線，每個(gè)總線收發(fā)器只接收一路總線數(shù)據(jù)，目前市場上大部分的659系統(tǒng)都采用BTL電平，因此收發(fā)器采用TTL電平轉(zhuǎn)化BTL電平功能的總線收發(fā)器，設(shè)計(jì)中BIUy控制AX、BX總線收發(fā)器的接收使能，BIUx控制AY、BY總線收發(fā)器的接收使能。

繼電器電路是完成對總線狀態(tài)更改的故障注入電路，繼電器的狀態(tài)由FPGA控制器控制。

數(shù)據(jù)采集單元是總線分析儀的關(guān)鍵部分，主要由一片F(xiàn)PGA以及外圍配置電路實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)PGA作為采集模塊的核心主要完成功能如下：

(1)采樣單元：采樣單元采用高頻時(shí)鐘進(jìn)行659總線數(shù)據(jù)采樣，由于659總線采用大電流驅(qū)動(dòng)，總線數(shù)據(jù)毛刺可能比較大，這樣采樣頻率要求比較高，設(shè)計(jì)中采樣頻率是總線工作頻率的8倍進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性采樣。采樣單元實(shí)時(shí)采樣總線數(shù)據(jù)，并對采樣數(shù)據(jù)打本地時(shí)標(biāo)，以約定格式輸出。

(2)濾波電路：采樣到的數(shù)據(jù)首先進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)與去毛刺處理。

(3)檢測單元：對濾波后的數(shù)據(jù)檢測單元首先判斷是同步信息還是數(shù)據(jù)，如果為同步信息則直接傳送監(jiān)控控制單元，如果為數(shù)據(jù)段則將接收到的數(shù)據(jù)解碼進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，數(shù)據(jù)校驗(yàn)依據(jù)可用性表或者完整性表根據(jù)接收到數(shù)據(jù)的有效性及4路總線交叉比較的結(jié)果判斷，校驗(yàn)后的數(shù)據(jù)與校驗(yàn)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接，拼接成32 bit(一個(gè)字)再傳送給監(jiān)控控制單元。

(4)監(jiān)控控制單元：監(jiān)控控制單元主要完成數(shù)據(jù)消息、同步消息與CPU數(shù)據(jù)處理單元之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，它將采樣單元與檢測單元采集校驗(yàn)的數(shù)據(jù)與檢驗(yàn)狀態(tài)實(shí)時(shí)地傳輸給CPU處理模塊單元，以及控制故障注入的繼電器電路對總線注入“0”、“1”、斷開等故障。

(5)主機(jī)接口：根據(jù)總線數(shù)據(jù)的傳輸速率，本設(shè)計(jì)采用33 MHz×32 bit的PCI總線接口，PCI總線接口直接集成Xlinx PCI LogiCORE，其設(shè)計(jì)完全兼容33 MHz×32 bit總線協(xié)議規(guī)范，CPU數(shù)據(jù)處理單元通過采集模塊的DPRAM與相關(guān)寄存器完成高速率的數(shù)據(jù)通信[3]。

CPU數(shù)據(jù)處理單元是整個(gè)分析儀的核心處理器，主要處理捕獲模式與觸發(fā)模式，根據(jù)應(yīng)用層的約束條件進(jìn)行不同模式的數(shù)據(jù)處理后通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸給應(yīng)用層軟件。

1.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

ARINC659總線分析儀軟件平臺開發(fā)：宿主機(jī)采用PC，系統(tǒng)通過以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)與宿主機(jī)的通信，分析儀軟件由分析儀驅(qū)動(dòng)軟件、API軟件包、幀描述語言編輯器、傳輸軟件以及上位機(jī)應(yīng)用軟件組成。軟件架構(gòu)如圖3所示。

應(yīng)用軟件主要提供一個(gè)簡單的人機(jī)界面，用戶通過直觀統(tǒng)一的GUI應(yīng)用軟件控制其工作，提供659數(shù)據(jù)分析、659數(shù)據(jù)監(jiān)控、659數(shù)據(jù)捕獲、659總線故障注入等功能。

(1)數(shù)據(jù)分析功能：提供線速的659同步消息和659數(shù)據(jù)消息的接收功能；對659數(shù)據(jù)按照時(shí)標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)解析與同步顯示。

(2)數(shù)據(jù)監(jiān)控功能：可統(tǒng)計(jì)接收到數(shù)據(jù)的狀態(tài)，數(shù)據(jù)流量監(jiān)控；監(jiān)控分析數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤狀態(tài)，錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)；數(shù)據(jù)鏈路中是否存在不可靠數(shù)據(jù)或者總線存在毛刺；版本號是否匹配、幀切換中接收到的不可校正的數(shù)據(jù)、發(fā)送使能是否匹配;通過對數(shù)據(jù)消息與同步消息的分析判斷同步脈沖是否錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)總線實(shí)時(shí)狀態(tài)跟蹤分析功能。

(3)數(shù)據(jù)捕獲功能：可提供數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)捕獲與觸發(fā)捕獲，將記錄數(shù)據(jù)存儲到主機(jī)硬盤，數(shù)據(jù)存儲由軟件實(shí)現(xiàn)。

(4)總線故障注入功能：故障注入是通過控制器控制每路總線設(shè)計(jì)的繼電器實(shí)現(xiàn)對總線“0”、“1”、斷開等3種狀態(tài)的故障注入，對于每一組信號，除了單獨(dú)的信號注入故障以外，還包括相互粘連的情況，共有3種粘連情況：每一組的CK與D0粘連，D0與D1粘連，CK、D0、D1粘連。默認(rèn)的情況下，所有的信號沒有故障注入，處于正常連通的狀態(tài)。圖4所示為軟件故障注入界面設(shè)計(jì)。

驅(qū)動(dòng)軟件是作為傳輸軟件與應(yīng)用軟件的通信接口，它包括CPU系統(tǒng)軟件驅(qū)動(dòng)、PCI接口驅(qū)動(dòng)、以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)以及通信軟件，CPU系統(tǒng)軟件驅(qū)動(dòng)提供采集模塊的控制、中斷服務(wù)、狀態(tài)匯報(bào)、不同模式的數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用程序等服務(wù)，以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)提供以太網(wǎng)接口的數(shù)據(jù)解析、API軟件等，PCI接口驅(qū)動(dòng)完成PCI接口的初始化、總線采集模塊與CPU之間的通信等，通信軟件實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)的傳輸。