曾曉東 謝正 航空工業(yè)西安航空計(jì)算技術(shù)研究所 陜西 西安 710065

引言

20世紀(jì)60年代，隨著武器系統(tǒng)及科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，作戰(zhàn)信息數(shù)據(jù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，但各設(shè)備間接口不同，難以進(jìn)行互聯(lián)集成，大大影響了作戰(zhàn)效能。為了解決這一問(wèn)題，美國(guó)軍方?jīng)Q定開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)多路傳輸系統(tǒng)，并于1968年公布MIL-STD-1553A標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的修訂版本，即MIL-STD-1553B標(biāo)準(zhǔn)，于1978年公布。中國(guó)于1987年頒布了相應(yīng)的軍標(biāo)，并廣泛應(yīng)用于飛機(jī)綜合機(jī)電系統(tǒng)、航電系統(tǒng)，后逐步擴(kuò)展到飛行控制等系統(tǒng)及坦克、艦船、航天等領(lǐng)域。

1 1553B總線簡(jiǎn)介

1553 B總線具有易于控制、實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)、便于維護(hù)、易于擴(kuò)展等一系列優(yōu)勢(shì)，因此1553B總線技術(shù)在航空航天等高可靠實(shí)時(shí)領(lǐng)域占有十分重要的地位[2]。

MIL-STD-1553B總線是一種時(shí)分制指令/響應(yīng)式多路傳輸數(shù)據(jù)總線。通常是由一個(gè)總線控制器（BC），1-2個(gè)總線監(jiān)控器（BM）和多個(gè)遠(yuǎn)程終端（RT）組成的。其中BC是總線系統(tǒng)中組織信息傳輸?shù)慕K端，管理總線上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)；BM是總線系統(tǒng)中指定作接收且記錄總線上傳輸?shù)男畔ⅲ⒂羞x擇地提取信息以備后用的終端；RT是數(shù)據(jù)總線上用戶(hù)子系統(tǒng)終端，作為總線系統(tǒng)的重要組成部分在BC控制下有序收發(fā)數(shù)據(jù)。

2 熱備份RT組機(jī)制

1553 B總線網(wǎng)絡(luò)主要由BC和RT組成。為了保證系統(tǒng)的可靠性，經(jīng)常會(huì)存在一組或幾組RT設(shè)備之間互為備份的情況[3]。所有總線消息都是通過(guò)BC調(diào)度的，互為熱備份的RT管理功能是通過(guò)BC的管控實(shí)現(xiàn)的。

本文設(shè)計(jì)了一種合理、可行的策略，實(shí)現(xiàn)了BC對(duì)1553B總線網(wǎng)絡(luò)中互為熱備份的RT的管理。該策略分為相同地址的RT熱備份管理和不同地址的RT熱備份管理。

2.1 相同地址RT熱備份管理

2.1.1 原理內(nèi)容

圖1 相同地址熱備份RT組的1553B總線拓?fù)鋱D

在1553B總線網(wǎng)絡(luò)中，存在多個(gè)RT地址相同的終端設(shè)備互為備份，但在某一時(shí)刻，這組熱備份RT中有且僅有一個(gè)RT處于激活狀態(tài)。BC對(duì)該RT進(jìn)行正常的查詢(xún)及管控。

2.1.2 具體實(shí)現(xiàn)

在相同地址的熱備份RT組中設(shè)計(jì)GO/NOGO#信號(hào)，用于控制1553B總線收發(fā)器。任一時(shí)刻，只有一個(gè)信號(hào)有效，網(wǎng)絡(luò)中針對(duì)該組熱備份RT只有一條查詢(xún)消息。

此時(shí)，通道控制邏輯在RT端。總線系統(tǒng)啟動(dòng)通信時(shí)，該組RT中的其中一個(gè)默認(rèn)發(fā)送GO信號(hào)，其余RT發(fā)送NOGO信號(hào)，BC端對(duì)發(fā)送GO信號(hào)RT進(jìn)行正常的調(diào)度與管理。

當(dāng)該RT發(fā)生故障，單位時(shí)間內(nèi)錯(cuò)誤消息次數(shù)超過(guò)錯(cuò)誤門(mén)限時(shí)，該RT下線，同時(shí)信號(hào)變?yōu)镹OGO。同組備份RT中另一RT的信號(hào)變?yōu)镚O，BC端對(duì)當(dāng)前發(fā)送GO信號(hào)的RT繼續(xù)進(jìn)行查詢(xún)及管控。

2.2 不同地址RT熱備份管理

2.2.1 原理內(nèi)容

對(duì)于不同地址的RT熱備份組，規(guī)定每組備份RT設(shè)備中有一個(gè)主RT，且該RT號(hào)為這組熱備份RT對(duì)應(yīng)消息命令字的默認(rèn)RT號(hào)。

BC按照RT號(hào)從大到小進(jìn)行輪詢(xún)，判斷哪個(gè)RT準(zhǔn)備好上線工作。如果一組備份RT中的所有RT均準(zhǔn)備好上線工作，則根據(jù)查詢(xún)策略，RT號(hào)最大的RT上線。RT上線后，不再對(duì)這組RT的其他RT進(jìn)行查詢(xún)。如果上線RT非主RT，則將對(duì)應(yīng)消息命令字的RT號(hào)改為上線RT號(hào)。

當(dāng)上線RT發(fā)生故障，單位時(shí)間內(nèi)錯(cuò)誤消息次數(shù)超過(guò)錯(cuò)誤門(mén)限時(shí)，BC令該RT下線，繼續(xù)對(duì)該組備份RT進(jìn)行查詢(xún)。同時(shí)，將這組RT對(duì)應(yīng)消息的命令字中的RT號(hào)還原為主RT。

圖2 不同地址熱備份RT組的1553B總線拓?fù)鋱D

2.2.2 具體實(shí)現(xiàn)

用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定備份RT組參數(shù)，如熱備份組RT數(shù)bakupRTcnt等。

BC在上電初始化時(shí)，將備份RT組信息存入雙口，默認(rèn)RT熱備份列表每組第一個(gè)RT為主RT（總線表中配置主RT的相關(guān)消息）。開(kāi)始查詢(xún)后，BC通過(guò)bc_bakupRT_on接口，根據(jù)RT熱備份屬性，切換所有相關(guān)消息轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)前上線RT設(shè)備的消息。并且設(shè)置熱備份列表中同組其他熱備份RT的skip位，不允許發(fā)送查詢(xún)消息。

當(dāng)某個(gè)RT報(bào)故需要下線時(shí)，BC調(diào)用bc_bakupRT_off接口，根據(jù)其熱備份屬性，切換相關(guān)消息轉(zhuǎn)變?yōu)橹鱎T設(shè)備的消息。并且將該RT所屬的熱備份組中的其他RT的查詢(xún)消息SKIP位清除，允許發(fā)送查詢(xún)消息。

2.3 算法優(yōu)勢(shì)

算法統(tǒng)一化：該算法針對(duì)互為熱備份的RT管理，不論RT地址是否相同，都可以進(jìn)行正確、高效地管理；

管理實(shí)時(shí)化：處理迅速，一旦檢測(cè)到某個(gè)設(shè)備下網(wǎng)，立即會(huì)在本周期組織其備份RT相關(guān)的查詢(xún)消息，熱備份的RT會(huì)很快上線。

集成式管理：無(wú)需在某個(gè)熱備份RT上線后，單獨(dú)從總線表中查找某條消息指令，將原指令更改為當(dāng)前指令，再組織消息傳輸。而是在消息傳輸之前，檢測(cè)熱備份屬性，需要更改命令字時(shí)，將備份RT組消息的所有命令字統(tǒng)一更改為當(dāng)前RT號(hào)；當(dāng)前RT下線后，再將所有命令字還原為主RT號(hào)；這樣集成式的處理，更便于統(tǒng)一管理。

3 結(jié)論

本文通過(guò)制定指定特殊的管理和通信策略，完成了互為熱備份功能的相同地址的RT管理和不同地址的RT管理。該設(shè)計(jì)可保證1553B總線網(wǎng)絡(luò)中最多只有一個(gè)該功能的RT工作，不會(huì)導(dǎo)致總線沖突；該RT下線時(shí)，熱備份的RT能繼續(xù)工作，保證了消息傳輸?shù)耐暾浴?/p>

該策略解決了網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)互為熱備份的遠(yuǎn)程終端使用一個(gè)、或多個(gè)RT地址的網(wǎng)絡(luò)管理和總線通信問(wèn)題，對(duì)于其他總線網(wǎng)絡(luò)同樣具有較強(qiáng)的參考價(jià)值。