FPGA单芯片多节点1553B总线协议处理器设计与优化

该研究论文主要关注的是在FPGA平台上实现多节点的1553B总线协议处理器，这是一种广泛应用于军事领域的高效通信标准。1553B总线以其异步操作、时钟自对准和数据传输可靠性等特性备受青睐，尽管国内科研机构已经在国内实现了单节点协议处理器的国产化，但在多节点处理方面仍存在空白。 论文的核心挑战在于解决单片FPGA上实现多节点处理器的逻辑和存储资源占用问题。为了解决这个问题，研究人员提出采用多核MIMD（多指令多数据）架构，这种架构允许同时处理多个指令，提高了处理器的并行性能，从而减少了逻辑资源的需求。通过自定义专用指令集，进一步增强了系统的实时性和执行效率，使得处理器能够在低频时钟下稳定运行，从而降低了整体系统的功耗。 设计中，作者将目标设定为参考DDC公司的BU61580型总线协议处理器，保持外部接口的兼容性，以便于现有的软件无缝移植。1553B协议处理器的逻辑和存储部分是设计的关键，其复杂的功能导致了对资源的大量消耗。通过深入分析总线事务和节点行为模型，作者发现了潜在的复用机会，即通过优化设计来重复利用相似的逻辑模块，最大限度地节省资源。 这篇论文的主要贡献在于提出了一种创新的FPGA设计策略，旨在打破传统单节点处理器的限制，实现在单片或单板上集成多节点1553B总线协议处理器，这对于推动国产集成电路的广泛应用以及满足特定应用和测试系统的需求具有重要意义。通过这种设计，不仅提升了系统的性能，还降低了成本和功耗，具有很高的实用价值。