1553B總線控制器設計與調試

1 引言
1553B總線是美國軍用標準MIL-STD-1553B定義的一種串行總線的傳輸形式。由美國于20世紀70年代提出，總線的組成包括一個總線控制器（BC），若干個（最多31個）遠程終端（RT），如果需要的話還可以加上負責監(jiān)視總線信息的總線監(jiān)視器（BM），1553B總線通訊之所以得到如此廣泛的應用，就是其具有以下特點：
（1）強調實時性，1553B的傳送速率為1Mb/s，傳輸速率快。
（2）1553B總線按指令/響應的方式異步操作，即總線上所有的消息傳輸都由總線控制器發(fā)出的指令來控制，相關終端對指令應給予回答并執(zhí)行操作。這種方式非常適合集中控制的分布式處理系統(tǒng)。
（3）1553B總線是雙冗余的傳輸線，總線都是雙備份的，如果總線通訊不通，系統(tǒng)將會根據(jù)BC初始化時候的設定自動選擇通訊重試，增強了系統(tǒng)的可靠性。
總線控制器是總線信息通訊的發(fā)起者和組織者，因此對BC控制的好壞將直接影響到總線通訊的質量。
2 總線的控制方法設計
總線控制器是總線信息通訊的發(fā)起者，同時總線上所有信息的傳輸又均由BC來控制和激勵，其簡單的通訊過程為：BC向RT（或多個RT）發(fā)送一個發(fā)送或者接收指令，如果為接收指令，指令后會攜帶需要RT接收的數(shù)據(jù)字，RT接收到命令字后，在給定的相應時間范圍內返回一個狀態(tài)字，并執(zhí)行相應動作。如果為發(fā)送指令，RT只需接收BC發(fā)送的數(shù)據(jù)字，然后返回狀態(tài)即可。
在1553B總線上通訊的信息多種多樣，所以針對不同的背景要有不同的總線設計方法，對于結構單一、數(shù)據(jù)量較少系統(tǒng)，總線上數(shù)據(jù)的活動不是很頻繁，可以采取比較簡單的方法：對周期性傳輸?shù)南⒉捎霉潭ㄖ芷趤矶〞r傳輸，對一次性消息采用命令插入的方式，要求RT返回數(shù)據(jù)的采用查詢方式向RT的子地址下達命令字來獲取數(shù)據(jù)。
如果通訊比較復雜，甚至有多個RT時，這時再采用上面的方式就使得BC需要同時發(fā)送大量命令字來查詢多個RT的子地址，這樣勢必給通訊帶來沉重負擔，因此可以采用另外一種矢量字方式，將發(fā)送消息的主動權交還給發(fā)送方（RT），具體的實現(xiàn)方法就是：RT在接收到BC的命令之后，完成相應動作（例如自檢），動作完成后將數(shù)據(jù)字寫到相應的子地址BUF中，然后按照協(xié)議構造矢量字，再把矢量字發(fā)送到RT的0/31號子地址（只能是0或31號子地址），BC在發(fā)送完一次性消息后就可以向0/31號字地址發(fā)命令字，然后讀得該子地址內存放的矢量字，然后根據(jù)協(xié)議解析矢量字，從而向從矢量字中得到的子地址發(fā)送命令，從而得到BC想要得到的RT數(shù)據(jù)。這樣處理既可保證通訊數(shù)據(jù)量明顯較小，又可以保證消息傳輸實時性，同時又使軟件的設計具有更多的靈活性。
為了保證1553B通訊能夠適應更多更復雜的情況，BC還提供了很多特殊的功能給用戶，使用戶可以根據(jù)自己的需求來使用這些特殊功能，以滿足特殊的系統(tǒng)要求：
（1）自動重試：BC進行初始化的時候可以進行設定，根據(jù)需求來設定BC的重試條件。
（2）動態(tài)總線控制：總線控制器向一個有執(zhí)行總線控制能力的遠程終端發(fā)送一個轉讓控制的指令字，如果遠程終端接受總線控制，總線控制權就交給了這個遠程終端。
（3）啟動自檢測：總線控制器可以用指令使遠程終端激活其內部的自檢電路。
3 總線控制器的軟件設計
由于BC在總線上面的特殊性，其軟件設計的好壞將直接影響整個系統(tǒng)通訊的流暢、可靠，軟件設計歸結起來有以下幾個注意的地方：
（1）中斷方式的選擇：對于總線消息而言，都是總線控制器將這些消息組織成一個一個的總線幀來傳輸?shù)?，一幀也就是平時說的一個總線周期。在設計軟件中斷時可以采用單個消息觸發(fā)一次中斷，也可以選擇一個總線周期進一次中斷，當然最快的就是單個消息就進入中斷，這樣可以保證每個消息結束后就能夠馬上得到處理，實時性好。但是每條消息都執(zhí)行中斷程序無疑對軟件運行效率也是有影響的，所以減少中斷次數(shù)對軟件系統(tǒng)還是有利的，但是減少進中斷次數(shù)又是以犧牲系統(tǒng)實時性為代價的，兩者相比較筆者建議如果通訊數(shù)據(jù)量不是很大的情況下盡量采用單條消息中斷的方式，同時盡量簡化中斷程序執(zhí)行的代碼，提高程序的效率。如果有多個RT且數(shù)據(jù)量很大，可以考慮一個周期進行一次中斷。