关键词：USB总线；ARINC429总线；FT245AM；CPLD；MCU
随着计算机的广泛应用，与计算机通信的方式也越来越多，对通信速度和易用性要求也越来越高，这使得USB通信方式显得越来越突出，应用领域也越来越广泛。因此，在鼠标、键盘、游戏杆、数据采集卡、数码相机、掌上电脑中都有USB的应用。
FT245AM是美国FTDI公司生产的一种USB专用芯片。它具有功能强、体积小、传输速度快、符合USB1．1技术规范、易于与微处理器接口等特点，因而倍受用户的青睐。笔者采用FT245AM成功地开发了航空ARINC429总线测试仪。
FT245AM集成了USB1．1通信协议和外设接口，可以方便地实现USB主机与外设MCU、CPLD的接口，其数据传输速率可达1MB／s。FT245AM内部128字节的接收FIFO和384字节的发送FIFO大大提高了USB主机与外设的通信质量。另外，FT245AM还具备3．3V的LDO调整器、8倍频器、USB数据时钟恢复PLL、USB数据收发器，且EEP－ROM接口逻辑单元可外接串行存储器93C46，以实现USBVID、PID、序列号和设备说明字符串的存储。使用FT245AM可大大简化其外围电路，使用户
设备更趋于小型化。
1 FT245AM简介
1 ．1 FT245AM内部结构和引脚功能
FT245AM芯片的内部结构如图1所示。该芯片采用QFP32封装，其各管脚说明如下：
USBDP（7脚）：
USB差分数据正端；
EEDATA（2脚）：串行存储器数据；
USBDM（8脚）：USB差分数据负端；
TEST（5脚）：厂商测试管脚；
3V3OUT（6脚）：3．3V电源输出；
D［7：0］（25～18脚）：外设接口数据总线；
XTIN（27脚）：晶体振荡器输入；
（16脚）：外设读数据信号输入；
XTOUT（28脚）：晶体振荡器输出；
WR（15脚）：外设写数据信号输入；
RCCLK（31脚）：RC定时器；
（14脚）：发送FIFO空标志输出；
（4脚）：芯片复位输入；
（12脚）：接收FIFO非空标志输出；
EECS（32脚）：串行存储器片选；
（11脚）：串行存储器读取请求；
EESK（1脚）：串行存储器时钟；
（10脚）：串行存储器读取允许；
VCC，AVCC（3、13、26、30脚）：分别为芯片电源和电路模拟电源；
GND，AGND（9、19、29脚）：芯片地和模拟地。
1．2 FT245AM与外设的数据传输方法
FT245AM具有外设接口控制单元，可以方便地与MCU、CPLD接口来实现数据交换。
当外设从FT245AM中读取USB主机数据时，如果FT245AM的管脚为高电平，则表明FT245AM没有接收到USB主机发送的数据，此时外围MCU（CPLD）不能读取数据。而当MCU（CPLD）检测到为低电平时，表明FT245AM的接收FIFO中已有USB主机发送的数据，此时外围MCU（CPLD）便可以通过外设数据总线读取数据。外设通过FT245AM读取USB主机数据的时序图如图2所示。
当外设通过FT245AM写数据到USB主机时，如果FT245AM的管脚为高电平，则表明FT245AM内部正忙，外围MCU（CPLD）不能向FT245AM的发送
FIFO中写数据。而当外围MCU（CPLD）检测到TXE为低电平时，则表明FT245AM的发送FIFO空闲，外围MCU（CPLD）可以向FT245AM中写数据到USB主机。图3所示是外设通过FT245AM向USB主机发送数据的时序图。
2在ARINC429总线测试仪中应用
ARINC429总线在航空领域有着广泛的使用，该总线采用差分数据传输方式，支持12．5kbps和100kbps两种传输速率。由于ARINC429总线设备的应用领域比较特殊，因此需要较高的可靠性，同时其测试设备也显得尤为重要。为了方便该总线设备的测试，摆脱专用测试设备的不灵活性，急需一种方便快捷的通信方式来实现计算机与该总线设备的互连，使该总线设备的测试可以在计算机中自动完成，从而提高测试设备的灵活性和通用性。因此，提出了基于USB总线的ARINC429总线测试仪。[page]
2．1基于USB的ARINC429总线测试仪结构
考虑到USB总线为自供电方式，最大可驱动500mA电流，故ARINC429测试仪选取4路接收、2路发送的结构。当然，如果允许外接电源，还可以实现更多的收发路数，但这样会降低USB总线的方便性。由于ARINC429总线的传输速率最大为100kbps，而USB1．1的通信能力可达12Mbps。因此，考虑到协议的额外开销，一路USB总线同时可完成2路AR－INC429总线的发送和4路接收。
为了提高ARINC429总线测试仪的实时性，可选用高速MCU控制USB接口芯片FT245AM，但MCU没有足够的I／O数，无法满足与ARINC429控制芯片连接的I／O管脚，因此，可选用CPLD－EPM7128S来完成FT245AM的控制和数据传输。
基于USB的ARINC429总线测试仪结构如图4所示。图5所示是FT245AM部分的外围电路。
在该测试仪电路中，EPM7128S用于完成AR－INC429总线控制芯片DEI1016与USB控制FT245AM的逻辑变换，以使USB主机可以发送数据到ARINC429总线设备，并实时接备返回的数据，以供主机中的测试软件进行检测，从而满足设备故障的诊断和定位之需.
2．2 EPM7128S与FT245AM的接口实现
EPM7128S与FT245AM的接口电路主要从FT245AM的接收FIFO中读数据和向FT2的发送FIFO中写数据。采用纯硬件实现方使FT245AM的接口延时和整个测试仪通信的延时达到最小。
EPM7128S可与FT245AM共享工作时钟，它使用12条I／O与FT245AM相连，分别对应于FT245AM的D0～D7、
等。
对EPM7128S的编程可采用VerilogHDL语言，并采用Synplify综合，最后使用MAXPlusⅡ进行布线和仿真。与FT245AM的接口设计代码如下：
3结束语
本文介绍了USB接口芯片FT245AM的原理和在航空ARINC429总线测试仪中的具体应用实例方法。笔者将EPM7128与FT245AM的接口逻辑在MAXplusⅡ环境下进行了仿真，结果表明：使用该设计完全可满足实际要求，因此，使用USB通信接口的航空AR－INC429总线测试仪，大大便利了429总线设备与计算机的通信，有效提高了429总线设备的检测效率。
参考文献
［1］徐志军，徐光辉．CPLD／FPGA的开发与应用［M］． 北京：电子工业出版社，2002．
［2］Universal Serial Bus Specification．Compaq Intel Microsoft NEC，1998．
［3］FT245AM Data Sheet．FDTI，1999．
［4］MAX7000 Programmable Logic Device Family Data Sheet．Altera，2001．
