基于ISP的导弹测试系统接口电路设计
军械工程学院 （河北石家庄050003）
梁四洋 崔少辉
【摘 要】 介绍了在VXI总线仪器构成的导弹测试系统中，利用ISP器件使接口电路设计简化，并用VHDL语言实现了ISP器件的内部逻辑，给出了设计的方法及部分VHDL源代码。
关键词：ISP器件，接口电路，VHDL，VXI总线
1 引 言
随着电子技术的飞速发展，ISP（In－SystemProgrammability）的出现代表着新一代PLD的方向，它消除了传统PLD的某些限制和弊病，提高了器件及板级的可测试性和系统的可靠性，提供了现场系统重构或现场系统用户化的可能性，使遥控现场升级及维护成为可能。基于此，采用ISP器件设计VXI接口电路是比较理想的选择。在本电路中我们选用了Lattice公司的ISPLSI1032。ISPLSI1032的结构主要包括：
（1）全局布线区（GlobalRouting Pool）。该区位于芯片中央，它将所有片内逻辑联系在一起，它的各输入、输出之间的延迟是恒定和可预知的。
（2）万能逻辑模块（Generic Logic Block，GLB）。万能逻辑模块是该器件的基本逻辑单元，它由逻辑阵列、乘积项共享阵列、输出逻辑宏单元和控制逻辑组成。乘积项共享阵列将乘积项分配给或门，通过一个可编程的与／或／异或阵列的输出来控制该单元中的触发器，使乘积项共享比较灵活。每个输出逻辑宏单元有专用的触发器，每个触发器与其它可组态电路的连接类似GAL（Generic Array Logic）的OLMC（Output Logic Macro Cell），可以被组态为组合输出或寄存器输出。
（3）输出布线区（Output Routing Pool）。输出布线区是介于GLB（Generic Logic Block）和IOC（Input Output Cell）之间的可编程互连阵列，通过对该区的编程可以将任一个GLB输出灵活地送到I／O的某一个端口。
（4）输入输出单元（InputOutputCell）。该区引导输入、输出或双向信号与具体的I／O引脚相连接，形成输入、输出、三态输出的I／O口。
（5）巨块（Megblock）。巨块是GLB及其对应的ORP（Output Routing Pool）、IOC的总称。ISPLSI1032中有两个巨块，分布在全局布线区的两侧。每个巨块包含GLB、I／O口和专用输入端，专用输入端不经锁存器，直接输入在软件分配下供本巨块内的GLB使用。
外部信号通过I／O单元引导全局布线区，以完成任意I／O端到任意GLB的互连、任意GLB间互连以及各输入I／O信号到输出布线区的连接。器件的所有功能均可由一个GLB或多个GLB级联完成。
2 测试系统对接口电路的功能要求
接口电路是VXI系统资源到被测对象的信号通路，其作用在于控制信号的分配、转接和调理。主要功能包括：连接来自VXI模块的信号送往被测对象的电缆；部分VXI资源直接输出的通路转换和选择；对部分信号的预处理。3 VXI接口电路对ISP器件的要求VXI接口电路要求接口芯片严格遵守VXI总线的电子技术规范以及电磁兼容性规范等。它对ISP器件有以下具体要求：
（1）专用输入和I／O引脚能够监测并防止低于－1．5V电压的出现。
（2）每个I／O单元可独立编程为组合输入、寄存器输入、锁存输入、输出或带有三态控制的双向I／O引脚。
（3）接收逻辑高电平门限在2．0V以上，低电平门限在0．8V以下。
Lattice公司的ISPLSI1032器件是当今世界上速度较快、密度范围较广的器件，它的系统速度可达180MHz，可以相当于43750个PLD门。它具有最大的灵活性，硬件可以重新组态。它完全符合VXI总线的规范，可以满足VXI对接口器件的要求。
4 VXI接口电路的硬件连接
本文设计的接口电路原理如图1所示。
在本电路中，ISPLSI1032主要完成地址译码、数据锁存及读写控制。逻辑地址选择通过8位的拨码开关来完成。图中标明的A／D、D／A、数字I／O信号分别通过信号分配电路与相应的VXI模块相连。图中数据线和地址线使用了工控机的数字I／O。来自导弹的不同组合的被测信号中数字信号、模拟信号以及所需D／A通道数各不相同，继电器实现了A／D、D／A和数字通道的转换。继电器驱动电路采用了MC1413，该芯片集成了继电器所需的所有外围电路。由于部分信号超出了A／D模块所能承受的最大电压（±19V），所以，对图中部分A／D通道进行四分之一分压，并且有部分信号较小，我们把A／D中的部分通道接入程控放大器，通过ISPLSI1032内部构造的寄存器对其放大倍数进行控制。需要放大或衰减的信号分别接入上述通道。
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