Multi channel Arinc 429 controller FPGA implementation and performance analysis

Abstract

Bu çalışmada, Ethernet tabanlı çok kanallı Arinc-429 kontrolcüsü Xilinx FPGA'lar üzerinde gerçeklenmiş ve analiz edilmiştir. Bir hava aracında, özellikle sivil hava araçlarında elektronik bir ekipman için iletişim arayüzü en önemli parçalardan biridir. Arinc-429 ve Arinc-664 gibi veri yolları bu kısmı çözmektedir. Arinc-429 veri yolu kontrolcüsü için tamamen işlevsel bir dijital tasarım geliştirilmiştir. Arinc-429 veri yolunu Ethernet veri yoluna çevirir. Çok kanallı bir Arinc-429 dönüştürücü geliştirmesi gereken Aviyonik LRU üreticileri, bu tasarım yaklaşımı ve metodolojisinden yararlanabilir. Gerçekleme için Xilinx Artix-7 Sahada Programlanabilir Kapı Dizisi (FPGA) cihazı kullanılmıştır. Deneyde Arty A7 geliştirme kartı ve HI-3593 ARINC Çift Alıcı/Tek Verici Demo Kartı kullanıldı. Tasarım 6 alıcı kanalını ve 3 iletim kanalını kontrol eder. Her alıcı kanalı, veri yolu verilerini depolamak için ayrılmış ara belleğe sahiptir. Tüm tasarım 9279 dilim LUT, 7233 slice, 4 RAMB36, 92 RAMB18 ve 46 IOB kullanmaktadır. Böylece düşük maliyetli ve başka cihaza taşınabilir (jenerik) bir gerçekleme elde edilir. Veri yolundaki akan verileri görselleştirmek için özel bir GUI (grafiksel kullanıcı arabirimi) yazılmıştır.

In this work, Ethernet based multi-channel Arinc-429 controller is implemented and analyzed on Xilinx FPGAs. Communication interface is one of the most important part for an electronic equipment in an avionic vehicle especially commercial (civil) ones. Data buses like Arinc-429 and Arinc-664 are solves this part. A fully functional digital design for Arinc-429 data bus controller is developed. It converts Arinc-429 bus to Ethernet bus. Avionics LRU manufacturers who need to develop a multi-channel Arinc-429 converter can benefit from this design approach and methodology. Xilinx Artix-7 Field Programmable Gate Array (FPGA) device is used for the implementation. Arty A7 development board and HI-3593 ARINC Dual Receiver/Single Transmitter Demo Board was used in the experiment. The design controls 6 receiver channels and 3 transmit channels. Each receiver channel has dedicated buffer to store bus data. The hole design uses 9279 slice LUTs, 7233 slice registers, 4 RAMB36s, 92 RAMB18s and 46 IOB. So, a low cost and portable (generic) implementation is achieved. A dedicated GUI (graphical user interface) is written to visualize the streaming data on the bus.