DEI1016芯片的引脚功能、特点及应用分析

1 、概述

目前，ARINC429收发器主要以Device Engineering公司的DEI1016及BD429来配套使用。其中DEI1016提供有标准航空串行数据和16bit宽数据总线接口。该接口电路包括一个单通道发送器、两个独立的接收通道和可选择操作方式的可编程控制器。

发送器电路包括一个发送缓存器和一个控制逻辑，发送缓存器是一个8×32bit的FIFO，而控制逻辑则允许主机给发送器写数据块，并通过主机使能发送器来使该数据块自动发送出去。数据在TTL电平格式下经过BD429电平转换器后发送出去。而每一个接收通道都可以直接连接到ARINC429数据总线，而不需要电平转换。

2 、引脚功能

DEI1016芯片的引脚图如图1所示。下面是DEI1016的主要特点：

●两路接收和一路发送;

●环绕自测试模式;

●数据字长为25bits或32bits格式;

●接收数据时进行校验，发送数据时产生校验;

●具有8×32bit的发送缓存;

●采用低电源工作;

●支持多路复用ARINC数据总线（如429、571、575、706）.

3 、电路原理

DEI1016的复位是低电平有效，外部工作时钟为1MHz.具有二路接收（第一路接收和第二路接收）和一路发送。要使电路正常工作，发送时需要和BD429配合.BD429是满足ARINC429规范的、双极数据输入线驱动器.DEI1016为前级输出，BD429为差分输出。设计时，BD429地周围要接两个68pF的电容才能正常工作，而且这两个电容至关重要.DEI1016由三个基本单元组成，第一部分为接收通道，第二部分为发送通道，第三部分为主机接口。其电路结构框图见图2所示。

3.1 接收通道

接收通道包括线接收器、数据接收、数据时钟、源/目标码译码器、校验控制位、数据通道和数据错误条件等电路。

线接收器的前端是一个电平转换器，最常用的就是BD429.它可以把±10V的数据信号转换为5V内部逻辑电平。

接收数据时，接收到的每一位数据的开始位首先被检测，外部提供的工作时钟（1MCK）为1MHz，内部接收和发送速率可以设置为十分之一或八十分之一（即100kbps或12.5kbps）。读接收器的任一个字时，一般都需要检测收到的信息数据的校验位。初始化时，可以设置字长为32Bit或25Bit.其32Bit字长格式如图3所示。

为了访问接收器的数据，首先应设置接收器数据选择输入端（SEL）为逻辑“0”，并通过脉冲使输出使能端烵En 也置为“0”，以使得数据字1被送入到数据总线上;同样，数据字2也被放到数据总线上。当字1、字2被读走以后，数据准备好信号烡Rn 被复位，复位后，该信号处于三态;如果新数据到了，而以前的数据又没有被读取，此时如果数据准备好信号没有复位，则新数据不能覆盖FIFO中的数据;如果一个完整的数据没有读完就出现错误，接收器将复位，同时忽略该数据或者该帧数据。如果希望测试该芯片是否正常工作，也可以通过设置为自测试模式，即将DEI1016的发送直接在内部接到第一路接收，并将反相接到第二路，然后发送数据，并比较发送和接收，以判断DEI1016的工作状况.3.2 发送通道

发送通道包括8×32bit FIFO、校验产生器、发送器定时器和一个TTL输出电路。其中8×32bit FIFO 可由用户进行操作（如装载、使能、非使能等）;通过装载发送器数据字（LD1）或者（LD2）脉冲沿可以把第一个16位字（字1）或第二个16位字（字2）放到数据线上;LD1总是先于LD2.如果缓存已满且新数据已被LD1和LD2脉冲沿打入，缓存里的最后一个32位字将被覆盖;而当ENTX为逻辑“1”时，FIFO时钟被激活，同时，数据被串行移到发送器驱动器上;然后在发送时钟（TXCLK）1MHz下通过DO烝 和DO烞 差分输出，DEI1016和BD429连接见图4所示。

3.3 主机接口

CPU外围I/O设备的接口芯片一般都有片选、读、写信号和选择片内寄存器的若干地址线。但DEI1016有点特殊，它的每一个寄存器操作信号都需要对CPU信号进行译码产生。因此，选择CPU时，最好直接选择外部数据总线为16Bit以上的CPU，如TI公司的TMS320F240等。

4、 DEI1016的应用

4.1 DEI1016与BD429HW的连接

DEI1016的应用主要是数据通讯。它一般和CPU、可编程器件一起形成智能通讯模块，图5是由DEI1016构成的数据通讯系统原理图。该数据通讯模块的控制逻辑以CPU提供的I/O操作信号IS和读写信号RD、WR以及地址A2、A1为输入来为DEI1016产生操作信号，如读第一路接收数据寄存器信号 RD429A、第二路 RD429B、发送低字选通信号 WR429LW、高字 WR429HW、发送使能控制 TX429EN等。控制逻辑和CPU同时监视DEI1016的3个状态信号，包括第一路接收准备好信号 Rx1RDY、第二路Rx2RDY和发送准备好Tx429RDY.这些状态信号一方面可供软件查询，另一方面可由控制逻辑产生 INT中断请求.DEI1016和CPU接口比较简单，发送时经常和BD429配合使用。

一般情况下，作为I/O外设的DEI1016的读写速度要比CPU慢，因此，应该用一个状态机进行速度匹配以便为CPU产生READY信号。在发送使能信号TX429EN的控制下可以简单地把发送准备好信号 TX429RDY反相后输出。亦即只要DEI1016发送器有空闲，就允许发送.DEI1016的发送器包括一个FIFO，它可以存储8个32-Bit的429数据字。当CPU填充DEI1016的发送FIFO字数达到自定数目熑8个 时，系统将使能发送以发出FIFO中的数据。其实现逻辑用Abel语言简写如下:

IS，RD，WR pin;

// CPU方的I/O操作、读写信号，皆为低有效。

IOAddr=［A2，A1，X］;

// CPU方I/O地址

ENTX429A=！TX429ARDY;

// ARINC429 发送使能。

// 读 第一路 ARCIN429 接收寄存器 高低字。

！RD429A =！IS & ！RD & （（IOAddr == RX429ALW） # （IOAddr == RX429AHW））;

// 读 第二路 ARCIN429 接收寄存器 高低字。

！RD429B = ！IS & ！RD & （IOAddr == RX429BLW） # 烮OAddr == RX429BHW）;

// 写 第一路 ARCIN429 发送寄存器 高低字。

！WR429AL = ！IS & ！WR & （IOAddr == TX429ALW）;

！WR429AH = ！IS & ！WR & （IOAddr == TX429AHW）;

// 写 DEI1016 控制寄存器。

！WR429ACW = ！IS & ！WR & （IOAddr == CR429A）;

！INT = ！RX1RDY # ！RX2RDY;

// 2路接收准备好煿蚕碇卸锨肭。

……

4.2 两路接收中断共享算法

该模块有一路发送和两路接收。发送数据不需要用中断来解决。而当2路接收共享一个中断时，可能会出现覆盖而丢掉某一路数据的情况，也可能使边沿触发的中断失效而不再接收任何数据。其波形示意图如图6所示。图中，在A点，当第一路准备好Rx1RDY为低时 （L），XINT有效以引起中断，CPU响应中断处理，同时在AB之间判定为第一路有效并开始处理。当处理到B点时，第二路接收准备好引起中断。但此时XINT已经有效，故不会引起电平变化，中断响应程序继续进行，并在C点退出，此时并没有处理第二路接收。如果中断请求是电平 烲evel敏感，中断处理退出后还可以再次进入，但这会有相当的系统开销。若中断请求是边沿焑dge 触发，那么在C点退出之后，由于未处理第二路接收，所以中断请求 INT一直保持电平有效，但不能产生边沿跳变翻转，中断触发条件永远不能满足，系统处于死锁状态，从而使两路数据全部丢失。

对于这一问题，其实质性的解决办法需要“软硬兼施”。可以将图4 中DEI1016的Rx1RDY、Rx2RDY等状态信号同时送达CPU以组成只读“状态寄存器”，供CPU中断响应时查询。

由以上分析可知，对于ARINC429数据通讯系统，在具体的电路设计及软件算法中均应考虑收发数据的丢失问题。

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