張啟敏，孫劍波，權(quán)云濤

(1.西安電子科技大學電子工程學院，陜西西安 710071;2.山東航天電子技術(shù)研究所通信事業(yè)部，山東煙臺 264670)

MTL－STD－1553B是一種數(shù)字時分制指令/響應型多路傳輸數(shù)據(jù)總線，簡稱1553B總線，它最早是由美國軍方專為飛機設備指定的一種信息傳輸總線標準。由于1553B總線具有雙向輸出、實時性高、可靠性高、抗干擾能力強和易于維護擴充等特點，被廣泛應用于艦船、航空和航天等領域。在我國的航空航天領域，1553B總線主要應用于主控系統(tǒng)對子系統(tǒng)的狀態(tài)信息獲取和狀態(tài)控制。目前，比較常用的是DDC公司的總線芯片，該公司生產(chǎn)了一系列總線芯片，如:BU－65170、BU－61580和 BU－61585是組成處理器與MIL－STD－1553B總線通信接口的重要組成部分。

1 系統(tǒng)概述

如圖1為系統(tǒng)示意圖，X系統(tǒng)1553B總線通信子系統(tǒng)是1553B總線網(wǎng)絡中的一個RT終端系統(tǒng)。在總線系統(tǒng)中，X系統(tǒng)是一個需要被測控的子系統(tǒng)。X系統(tǒng)1553B總線通信子系統(tǒng)能夠接收、解析和執(zhí)行來自BC總線控制器的各項命令。同時，RT端控制器與X系統(tǒng)之間通過RS232串口進行通信，實現(xiàn)獲取并存儲X系統(tǒng)遙測數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)BC總線控制器命令的功能。此1553B通信系統(tǒng)中，BC總線控制器的指令主要有:遙測指令、遙控指令、上注指令、勤務指令和方式代碼指令等，并且周期性的發(fā)送遙測指令與方式代碼指令、不定周期發(fā)送上注指令、方式代碼指令和勤務指令，RT終端系統(tǒng)對各項命令都進行反饋，上位機軟件提取反饋的信息，實時監(jiān)測X系統(tǒng)的狀態(tài)和1553B總線狀態(tài)。

2 RT系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)

2.1 軟件設計與實現(xiàn)

軟件的模塊設計示意圖，如圖2所示。軟件進行模塊設計，劃分為初始化模塊、總線中斷模塊、串口中斷模塊、定時器中斷模塊和主循環(huán)模塊。

圖1 系統(tǒng)示意圖

圖2 軟件設計示意圖

圖3 總線芯片初始化步驟圖

微控制器對1553B總線芯片的初始化需要遵循寄存器配置的順序，當配置RT為增強使能模式，總線芯片的初始化步驟，如圖3所示。其中，配置開始/復位寄存器為0x0001實現(xiàn)軟件復位;配置中斷屏蔽寄存器為0x0012，使能RT子地址控制字EOM中斷和 RT模式碼中斷;配置寄存器4為0x8000，使能外部BIT字;配置寄存器2為0x081B，使能“寫覆蓋無效數(shù)據(jù)”、中斷狀態(tài)自動清除、電平中斷請求、增強型RT存儲器管理、分離廣播數(shù)據(jù);配置寄存器3為0x8011，使能“增強模式”、禁止非法的RX傳送、增強型模式碼處理;配置寄存器5為0x0080，使能“禁止廣播”;配置寄存器1為0x8F80，使能增強RT模式、清除動態(tài)總線控制位、清除忙位、清除服務請求位、清除子系統(tǒng)標志位以及清除RT標志位。

實現(xiàn)總線中斷函數(shù)時，首先對接收到的指令數(shù)據(jù)中RT地址與實際RT地址進行對比判斷。判斷成功后，讀取中斷寄存器，解析總線指令。在總線中斷函數(shù)中不進行數(shù)據(jù)處理，僅對相應指令的標志位置位，如圖4所示。

圖4 總線中斷函數(shù)流程圖

本系統(tǒng)采用8位微控制器為小尾端處理器體系架構(gòu)，而BC總線控制器采用大尾端模式的SPARC體系結(jié)構(gòu)，總線芯片BU－65170工作于8位緩存模式，RT端向1553B主總線緩沖區(qū)存儲待發(fā)送數(shù)據(jù)時，應該依據(jù)大尾端方式來排放字節(jié)數(shù)據(jù)。同時，在8位操作模式的微控制器對BU－65170寄存器進行讀操作時，先讀高字節(jié)，再讀低字節(jié)，之后再讀高字節(jié)和低字節(jié)，即需要連續(xù)讀操作兩次，才能夠讀出寄存器的狀態(tài)值;寫操作時，僅寫入一次即可。

2.2 系統(tǒng)軟件安全可靠性方面的考慮

保障系統(tǒng)軟件的安全與可靠，可以從提高軟件的容錯和糾錯能力著手，逐項提出與分析了以下方法措施，包括:(1)初始化總線芯片時，程序配置開始/復位寄存器后，需要進行約800μs的延遲，保證1553B總線芯片復位操作充分完成。(2)初始化時，程序?qū)ξ词褂米拥刂返淖x/寫數(shù)據(jù)塊指針設置為0xFE0，將指針明確指向一個不使用的數(shù)據(jù)塊地址。同時，未使用的子地址控制字均賦值為0。此措施防止程序?qū)ξ词褂米拥刂返恼`操作，提高軟件對誤操作的容錯能力。(3)初始化時，程序需要對總線芯片的全部數(shù)據(jù)區(qū)域進行初始化，數(shù)據(jù)初始化為0，防止誤操作得到未知的數(shù)據(jù)，防止未知數(shù)據(jù)對程序運行造成影響。(4)對于總線中斷函數(shù)處理時，對接收到的總線指令中RT地址與實際RT地址進行對比判斷，防止系統(tǒng)接收到其他RT終端的總線指令而造成誤操作，增強該RT系統(tǒng)的容錯能力。(5)為避免遺漏總線中斷，縮短總線中斷函數(shù)的執(zhí)行時間，在總線中斷函數(shù)處理中，程序?qū)偩€數(shù)據(jù)不進行處理，僅對相應總線指令的標志置位。(6)初始化時，對1553B總線芯片的RAM區(qū)域進行自檢，檢測RAM區(qū)域能否使用，自檢出錯，則啟用備用RAM芯片，提高系統(tǒng)的糾錯能力。(7)系統(tǒng)運行過程中，實施定時刷新操作，即在定時時間內(nèi)未能接收到總線中斷，則進行總線芯片重新初始化，提高芯片的自我糾錯能力。

3 系統(tǒng)軟件驗證

X系統(tǒng)1553B總線通信子系統(tǒng)軟件是否能夠正常穩(wěn)定運行，通過RT終端與BC總線控制器相連實現(xiàn)遙測和遙控等功能進行驗證。BC總線控制器向RT終端系統(tǒng)發(fā)送各項總線指令，能夠?qū)崿F(xiàn)獲得系統(tǒng)遙測信息、控制系統(tǒng)狀態(tài)和監(jiān)測總線狀態(tài)等一系列功能。如圖5所示，BC總線控制器接收到的反饋信息數(shù)據(jù)幀經(jīng)過上位機解析，將X系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息顯示到上位機軟件界面，各項狀態(tài)信息顯示X系統(tǒng)運行正常，并且遙測狀態(tài)量和X系統(tǒng)實際工作狀態(tài)一致，證明X系統(tǒng)1553B總線通信子系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件運行正常，其中對部分狀態(tài)信息進行了隱藏。

圖5 X系統(tǒng)運行狀態(tài)

4 結(jié)束語

本文對1553B總線網(wǎng)絡中RT終端系統(tǒng)軟件的設計與實現(xiàn)進行了詳細說明，重點對提高RT終端系統(tǒng)軟件容錯能力和糾錯能力的措施進行了分析，這些措施在一定程度上提高了系統(tǒng)軟件的安全性和可靠性，保障了系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行。經(jīng)過系統(tǒng)驗證，X系統(tǒng)1553B總線通信子系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件運行穩(wěn)定，并且已成功應用于某型項目中。目前，系統(tǒng)運行狀態(tài)良好。

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