同時實現(xiàn)底板及1394b總線接口功能的多層次剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器管理系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及同時實現(xiàn)底板、面板及1394B總線接口功能的多層次剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國外新一代飛機的設(shè)計中，采用基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)綜合化飛行器管理計算機系統(tǒng)，綜合管理包括飛行控制、發(fā)動機控制、機電公共設(shè)備管理等飛機平臺的功能。VMC作為控制計算機與作動器控制器等執(zhí)行部件分離，系統(tǒng)部件間通過MIL-1394b總線進行通信。該總線是以IEEE-1394B為技術(shù)基礎(chǔ)，應(yīng)用層協(xié)議參考SAE AS5643。典型的飛行器管理計算機系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0003]高度綜合化的設(shè)計，使模塊間的交互更加復(fù)雜，底板設(shè)計的功能分區(qū)，抗干擾設(shè)計顯得尤為重要。系統(tǒng)總線為飛行器管理系統(tǒng)的關(guān)鍵總線，其信號質(zhì)量是影響VMC對各執(zhí)行部件進行控制管理的保障。如何在空間受限的情況實現(xiàn)底板信息交換，外部接口通信及MIL-1394B系統(tǒng)總線信號完整性，成為新一代飛行器管理計算機硬件設(shè)計的難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種同時實現(xiàn)底板及1394B總線接口功能的多層次剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)，在小機箱內(nèi)同時實現(xiàn)底板、面板及MIL-1394B總線接口的結(jié)構(gòu)，其合理的布局及電氣設(shè)計，實現(xiàn)總線接口電路與外部連接器最佳傳輸路徑，保證MIL-1394B總線的信號完整性要求。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:同時實現(xiàn)底板及1394B總線接口功能的多層次剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述重疊結(jié)構(gòu)包括N塊剛板，構(gòu)成錯落重疊的結(jié)構(gòu)；
[0006]重疊結(jié)構(gòu)包括左側(cè)剛板、中間大剛板、右側(cè)剛板;左側(cè)剛板實現(xiàn)底板功能，保證各功能模塊的電氣連接；中間大剛板實現(xiàn)物理層電路功能，對應(yīng)VMC中MIL-1394總線的系統(tǒng)總線及CCDL總線，設(shè)置相對應(yīng)的物理層電路；
[0007]中間大剛板上還包括下側(cè)小剛板上的外部接口電路；
[0008]右側(cè)剛板實現(xiàn)變壓器電路功能及MIL-1394B接口功能；變壓器電路均布局到右側(cè)剛板一側(cè)，另一側(cè)為MIL-1394B信號外部接口。
[0009]前面板上一體化設(shè)置兩種高度的支柱，保證在模塊與前面板裝配后，組件具有良好的機械特性;剛板間屏蔽地的電氣連接由墊柱實現(xiàn)。
[0010]上述中間大剛板物理層電路由物理層芯片TSB41BA3B-EP實現(xiàn)；
[0011]上述右側(cè)剛板變壓器電路由變壓器芯TM1062TXHUA片實現(xiàn)。
[0012]物理層電路及變壓器電路下方進行挖空處理并對電源進行高低頻濾波。
[0013]共地設(shè)計采用混合共地的方式實現(xiàn)，即內(nèi)部信號地和外部機殼地間連接一個O歐電阻和多對電容。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]I)緊湊型立體結(jié)構(gòu)設(shè)計保證模塊的最小體積和重量，切合小機箱的底板設(shè)計需求，為產(chǎn)品的小型化提供新思路；
[0016]2)多層次的剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)信號的分區(qū)隔離，保證飛管系統(tǒng)信號的完整性傳輸；
[0017]3)剛?cè)岚宓脑O(shè)計方式，實現(xiàn)總線接口電路與外部連接器最佳傳輸路徑，保證MIL-1394B總線的信號質(zhì)量；
[0018]4)標準的MIL-1394B總線鏈路層接口，良好的可移植性，可嵌入到其他同類系統(tǒng)設(shè)計中。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)飛行器管理計算機邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明模塊平面效果圖；
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明的原理、外形及EDA設(shè)計時采用平面設(shè)計的方式，根據(jù)機箱的寬度及各剛板的功能分區(qū)，設(shè)計剛板的尺寸，根據(jù)機箱預(yù)留的寬度及柔板的彎折半徑設(shè)計各段柔板的長度。
[0022]考慮產(chǎn)品的重量，各層剛板的固定支撐及裝配工藝的要求，設(shè)計機箱的前面板，當模塊與前面板裝配后，能保證空間尺寸同時，保證各剛板的穩(wěn)定性、模塊機裝及外部接口的操作可達性。
[0023]考慮MIL-1394B總線的信號完整性要求，將物理層電路布局到中間的剛板上，保證它與鏈路層接口的通路，減少信號的交叉干擾。將變壓器電路布局到最外層剛板上，保證它與外部接口的最佳距離，并進行合理的共地及抗干擾設(shè)計，保證MIL-1394B總線的信號完整性。
[0024]1.多層次剛?cè)岚宓脑O(shè)計
[0025]根據(jù)空間尺寸的要求，結(jié)合功能電路的分區(qū)，模塊的外形及EDA設(shè)計時采用平面設(shè)計的方式，柔板的彎折角度為(Φ)180°，最小彎曲半徑(R)是板厚的15倍，軟板最小長度(Lo)為:
[0026]Lo = L+1.5X2 = 23iRX Φ/360+3
[0027]式中:L為彎折長度，1.5 X 2是考慮軟板區(qū)域兩邊的剛撓結(jié)合過渡區(qū)各有1.5mm用于涂敷黑膠，不用于彎折。
[0028]綜合各種因素，將模塊的外形設(shè)計如圖2所示。
[0029]左側(cè)剛板實現(xiàn)底板功能，保證各功能模塊的電氣連接。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，各模塊的功能越來越強大，模塊間的交付也變得復(fù)雜。模塊間的電氣連接得綜合考慮功能分區(qū)及EDA設(shè)計的實現(xiàn)性，各模塊連接器信號按類型及去向進行定義，降低EDA設(shè)計難度的同時，保證信號的完整性傳輸，減少干擾。
[0030]中間大剛板實現(xiàn)物理層電路功能，VMC中MIL-1394總線總共有7條，包括3條系統(tǒng)總線及4條CCDL總線，對應(yīng)7個物理層電路均設(shè)計在中間剛板上。中間下側(cè)小剛板為外部接口電路，為前面板的一部分，設(shè)計有系統(tǒng)信號接口及調(diào)試維護接口。
[0031]右側(cè)剛板實現(xiàn)變壓器電路功能及MIL-1394B接口功能。7條總線共有12個PORT，對應(yīng)12個變壓器電路均布局到剛板一側(cè)，另一側(cè)為MIL-1394B信號外部接口，為前面板的一部分。
[0032]2.緊湊型立體結(jié)構(gòu)的設(shè)計
[0033]根據(jù)承重及受力位置，在前面板上一體化設(shè)計了兩種高度的支柱，保證在模塊與前面板裝配后，組件具有良好的機械特性。為了減少柔板的層數(shù)，將剛板間屏蔽地的電氣連接也由墊柱實現(xiàn)。當模塊受到較大干擾時，電流能通過墊柱快速泄放到箱體。該緊湊型設(shè)計大大節(jié)省了空間及重量，整個部件可做到現(xiàn)場可更換。給產(chǎn)品維修也帶來便利。
[0034]3.MIL-1394B總線信號完整性設(shè)計
[0035]MIL-1394B總線有三層協(xié)議，物理層、鏈路層和傳輸層。每一層相對獨立，通過服務(wù)來連接。物理層負責(zé)設(shè)備和線纜間的電氣和機械連接，處理數(shù)據(jù)的編碼、仲裁及傳輸和接收。物理層電路的設(shè)計關(guān)乎MIL-1394B總線信號的質(zhì)量。
[0036]此部分設(shè)計主要由物理層芯片TSB41BA3B-EP和變壓器芯TM1062TXHUA片實現(xiàn)，在保證電路功能正確的前提下，信號完整性設(shè)計主要由電源部分的抗干擾設(shè)計、電路的布局和布線設(shè)計及共地設(shè)計來實現(xiàn)。
[0037]物理層的電源信號有五種，分別為PHY_AVDD、PHY_DVDD、PHY_DVDD_TORE、PHY_PLVDD 及 PHY_PLVDD_C0RE，其中 PHY_AVDD、PHY_DVDD、PHY_DVDD_C0RE 均由 3.3 V 經(jīng)過磁珠隔離后提供，每種電源均配有濾波電容，數(shù)量為l+2n，n為電源引腳數(shù)，I為大電容10uF，n對為濾波電容IuF和0.1uF分別濾除低頻與高頻干擾。
[0038]根據(jù)模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，物理層及變壓器分別布局到兩塊鋼板上，為了實現(xiàn)系統(tǒng)總線信號完整性設(shè)計，除了常規(guī)的時鐘、平板、差分線設(shè)計原則外，還應(yīng)考慮感性元件的抗干擾設(shè)計，信號不同參考平面的分割等問題。具體設(shè)計中將物理層及變壓器下方進行挖空設(shè)計，除了地平面外，不走任何的信號線和過孔。MIL-1394B總線均有相鄰的參考地伴隨，保證信號的完整性傳輸。
[0039]VMC中存在高頻(1394B信號，變壓器耦合)及低頻(離散量及其他)兩種信號，共地設(shè)計采用混合共地的方式實現(xiàn)。即內(nèi)部信號地和外部機殼地間連接一個O歐電阻和多個電容(容值分別為270pf和0.1uf)，對于低頻信號來說，共地方式為單點共地，對于高頻信號來說，電容形成直通接地點，為多點共地。
[0040]多種設(shè)計方法結(jié)合，最終保證了MIL-1394B總線的信號完整性。運用標準1394B信號質(zhì)量測試儀SQT及示波器對產(chǎn)品的MIL-1394B信號質(zhì)量進行測試，測試結(jié)果完全滿足規(guī)范及系統(tǒng)要求。
【主權(quán)項】
1.同時實現(xiàn)底板及1394B總線接口功能的多層次剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述重疊結(jié)構(gòu)包括N塊剛板，構(gòu)成錯落重疊的結(jié)構(gòu)； 重疊結(jié)構(gòu)包括左側(cè)剛板、中間大剛板、右側(cè)剛板;左側(cè)剛板實現(xiàn)底板功能，保證各功能模塊的電氣連接；中間大剛板實現(xiàn)物理層電路功能，對應(yīng)VMC中MIL-1394總線的系統(tǒng)總線及CXDL總線，設(shè)置相對應(yīng)的物理層電路； 中間大剛板上還包括下側(cè)小剛板上的外部接口電路； 右側(cè)剛板實現(xiàn)變壓器電路功能及MIL-1394B接口功能；變壓器電路均布局到右側(cè)剛板一側(cè)，另一側(cè)為MIL-1394B信號外部接口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時實現(xiàn)底板及1394B總線接口功能的多層次剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)，其特征在于:前面板上一體化設(shè)置兩種高度的支柱，保證在模塊與前面板裝配后，組件具有良好的機械特性;剛板間屏蔽地的電氣連接由墊柱實現(xiàn)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同時實現(xiàn)底板及1394B總線接口功能的多層次剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述中間大剛板物理層電路由物理層芯片TSB41BA3B-EP實現(xiàn)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同時實現(xiàn)底板及1394B總線接口功能的多層次剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述右側(cè)剛板變壓器電路由變壓器芯TM1062TXHUA片實現(xiàn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的同時實現(xiàn)底板及1394B總線接口功能的多層次剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)，其特征在于:物理層電路及變壓器電路下方進行挖空處理并對電源進行高低頻濾波。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的同時實現(xiàn)底板及1394B總線接口功能的多層次剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)，其特征在于:共地設(shè)計采用混合共地的方式實現(xiàn)，即內(nèi)部信號地和外部機殼地間連接一個O歐電阻和多對電容。
【專利摘要】本發(fā)明提出了同時實現(xiàn)底板及1394B總線接口功能的多層次剛?cè)岚逯丿B結(jié)構(gòu)，包括N塊剛板，構(gòu)成錯落重疊的結(jié)構(gòu)；重疊結(jié)構(gòu)包括左側(cè)剛板、中間大剛板、右側(cè)剛板；左側(cè)剛板實現(xiàn)底板功能，保證各功能模塊的電氣連接；中間大剛板實現(xiàn)物理層電路功能，對應(yīng)VMC中MIL-1394總線的系統(tǒng)總線及CCDL總線，設(shè)置相對應(yīng)的物理層電路；中間大剛板上還包括下側(cè)小剛板上的外部接口電路；右側(cè)剛板實現(xiàn)變壓器電路功能及MIL-1394B接口功能；變壓器電路均布局到右側(cè)剛板一側(cè)，另一側(cè)為MIL-1394B信號外部接口。本發(fā)明在小機箱內(nèi)同時實現(xiàn)底板、面板及MIL-1394B總線接口的結(jié)構(gòu)，其合理的布局及電氣設(shè)計，實現(xiàn)總線接口電路與外部連接器最佳傳輸路徑，保證MIL-1394B總線的信號完整性要求。
【IPC分類】G06F17/50, H01R13/512, H01R31/02, H01R13/6461
【公開號】CN105576428
【申請?zhí)枴緾N201510918308
【發(fā)明人】楊菊平, 解文濤, 馮波, 李亞鋒, 程俊強, 董妍
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司西安航空計算技術(shù)研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月10日