吴伟伟，何丹，雷敏
四川九洲电器集团有限责任公司，四川 绵阳，621000
摘要：本文通过对适配于现代航空电子系统的多功能通用无线通信检测设备的需求和特点进行分析，提出一种通过FPGA多重启动方式用单片FPGA集成多种复杂功能项的设计实现方法。通过该方法在提高通用无线检测设备的适用性的同时，降低了硬件设计的复杂度，提高了设备的可靠性和经济性。
关键词：通用无线通信检测设备 单片FPGA 多重启动
1通用无线通信检测设备的现状
现代航空电子系统已经成为飞机上最为重要和复杂的系统之一，机载通信导航识别( Communication Navigation Identification，CNI) 系统是航电系统的重要组成部分，在飞机起飞、巡航、降落等各个阶段均发挥着不可或缺的作用。而相对应的，现代航空电子系统设备在列装前后，以及日常维护过程中，都需要对其内部各子系统、各功能项进行功能性能检验。目前，无线通信检测设备大多是单一功能项的专用检测设备，且体积较大，在需要对整个系统进行检测时，需要的检测设备数目较多，外场携带多有不便，因此需要一种集成多种功能项的通用无线通信检测设备。
如今，大多数通信导航系统均将FPGA作为其产品的解决方案，且主流FPGA的逻辑资源已经非常丰富。饶是如此，在将多个功能项溶于一体的通用无线通信检测设备中，还要面临FPGA逻辑资源不足的问题。
FPGA动态加载技术可以实现各个功能项对FPGA逻辑资源的分时复用，操作人员可以根据使用场景通过人机交互界面切换相应的功能，解决了多个功能同时运行时所面临的资源不足问题，并且符合检测设备各功能需分时运行的特点，降低了硬件设计的复杂度，提高设备的可靠性和经济性。
2硬件设计
本文以一个集成6个功能的通用无线通信检测设备为案例进行介绍。其硬件设计框图如图1所示。操作人员通过人机交互界面下发控制命令以及获取工作状态、检测结果等信息；DSP处于一个承前启后的位置，完成对外接口下行指令解析和上行数据综合，以及对内控制指令的下发和检测结果信息的收集；FPGA作为各功能项的运行现场，承担核心数据的解码、编码工作；AD、DA、模拟信道以及天线则组成了信号的收发通道。该型通用无线通信检测设备整合了各功能项的频段、调制方式、收发功率等指标，合理复用所有的硬件资源，使整个设备具有体积小、重量轻等优点。
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3FPGA动态加载设计
在该设备中，6个功能项的BIT流文件分段存储在FPGA外挂的FLASH中，设备启动时默认运行存储在首地址的功能程序。在使用时，操作人员通过人机交互界面选择需要切换的功能，DSP将获取到的指令中模式切换内容下发到FPGA，触发FPGA内ICAPE2模块执行IPROG命令序列，该命令中包含需要切换的功能程序BIT流文件在FLASH中的起始地址，当IPROG命令执行完毕，则会触发FPGA从FLASH中对应地址加载新的BIT流文件。其执行流程如图2所示。
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需要注意的是，在执行IPROG命令时，需建立至少包含8各状态的状态机，依次将8个IPROG命令发送至ICAPE2模块执行。为了保证各功能程序能够正确执行，每个片区地址空间必须满足其所存储的BIT流文件的大小需求，且片区起始地址要与IPROG命令中的启动地址保持一致。
4结束语
本文仅是针对工作中面临的需求，提出的一种适配于现代航空电子系统的多功能通用无线通信检测设备的实现方法，已经应用在设备生产过程中，与传统测试设备相比具有功能更完善、携带更方便、可靠性高、经济性高等优点。随着电子技术的不断进步，综合化系统设备的集成度越来越高，系统测试工作量越来越大，对检测设备的通用化、小型化等需求也会越来越多。因此，通用无线通信检测设备将会成为一种发展趋势，将会在设备测试中得到进一步完善和广泛的应用。
参考文献
[1] 郑凯 飞机综合航电系统集成验证平台互联技术研究，科技创新导报，2015
[2] 孙文杰 基于功能综合的模块化通信导航识别系统总体设计，电讯技术，2016
[3] 蓝枫叶 嵌入式操作系统设计与实现，电子工业出版社，2008
作者简介
吴伟伟（1990—），男，工程师，研究方向：无线电通信系统，二次雷达。