1553B总线网络中RT终端系统的软件设计

张启敏，孙剑波，权云涛

(1.西安电子科技大学电子工程学院，陕西西安 710071;2.山东航天电子技术研究所通信事业部，山东烟台 264670)

MTL－STD－1553B是一种数字时分制指令/响应型多路传输数据总线，简称1553B总线，它最早是由美国军方专为飞机设备指定的一种信息传输总线标准。由于1553B总线具有双向输出、实时性高、可靠性高、抗干扰能力强和易于维护扩充等特点，被广泛应用于舰船、航空和航天等领域。在我国的航空航天领域，1553B总线主要应用于主控系统对子系统的状态信息获取和状态控制。目前，比较常用的是DDC公司的总线芯片，该公司生产了一系列总线芯片，如:BU－65170、BU－61580和 BU－61585是组成处理器与MIL－STD－1553B总线通信接口的重要组成部分。

1 系统概述

如图1为系统示意图，X系统1553B总线通信子系统是1553B总线网络中的一个RT终端系统。在总线系统中，X系统是一个需要被测控的子系统。X系统1553B总线通信子系统能够接收、解析和执行来自BC总线控制器的各项命令。同时，RT端控制器与X系统之间通过RS232串口进行通信，实现获取并存储X系统遥测数据和转发BC总线控制器命令的功能。此1553B通信系统中，BC总线控制器的指令主要有:遥测指令、遥控指令、上注指令、勤务指令和方式代码指令等，并且周期性的发送遥测指令与方式代码指令、不定周期发送上注指令、方式代码指令和勤务指令，RT终端系统对各项命令都进行反馈，上位机软件提取反馈的信息，实时监测X系统的状态和1553B总线状态。

2 RT系统软件设计与实现

2.1 软件设计与实现

软件的模块设计示意图，如图2所示。软件进行模块设计，划分为初始化模块、总线中断模块、串口中断模块、定时器中断模块和主循环模块。

图1 系统示意图

图2 软件设计示意图

图3 总线芯片初始化步骤图

微控制器对1553B总线芯片的初始化需要遵循寄存器配置的顺序，当配置RT为增强使能模式，总线芯片的初始化步骤，如图3所示。其中，配置开始/复位寄存器为0x0001实现软件复位;配置中断屏蔽寄存器为0x0012，使能RT子地址控制字EOM中断和 RT模式码中断;配置寄存器4为0x8000，使能外部BIT字;配置寄存器2为0x081B，使能“写覆盖无效数据”、中断状态自动清除、电平中断请求、增强型RT存储器管理、分离广播数据;配置寄存器3为0x8011，使能“增强模式”、禁止非法的RX传送、增强型模式码处理;配置寄存器5为0x0080，使能“禁止广播”;配置寄存器1为0x8F80，使能增强RT模式、清除动态总线控制位、清除忙位、清除服务请求位、清除子系统标志位以及清除RT标志位。

实现总线中断函数时，首先对接收到的指令数据中RT地址与实际RT地址进行对比判断。判断成功后，读取中断寄存器，解析总线指令。在总线中断函数中不进行数据处理，仅对相应指令的标志位置位，如图4所示。

图4 总线中断函数流程图

本系统采用8位微控制器为小尾端处理器体系架构，而BC总线控制器采用大尾端模式的SPARC体系结构，总线芯片BU－65170工作于8位缓存模式，RT端向1553B主总线缓冲区存储待发送数据时，应该依据大尾端方式来排放字节数据。同时，在8位操作模式的微控制器对BU－65170寄存器进行读操作时，先读高字节，再读低字节，之后再读高字节和低字节，即需要连续读操作两次，才能够读出寄存器的状态值;写操作时，仅写入一次即可。

2.2 系统软件安全可靠性方面的考虑

保障系统软件的安全与可靠，可以从提高软件的容错和纠错能力着手，逐项提出与分析了以下方法措施，包括:(1)初始化总线芯片时，程序配置开始/复位寄存器后，需要进行约800μs的延迟，保证1553B总线芯片复位操作充分完成。(2)初始化时，程序对未使用子地址的读/写数据块指针设置为0xFE0，将指针明确指向一个不使用的数据块地址。同时，未使用的子地址控制字均赋值为0。此措施防止程序对未使用子地址的误操作，提高软件对误操作的容错能力。(3)初始化时，程序需要对总线芯片的全部数据区域进行初始化，数据初始化为0，防止误操作得到未知的数据，防止未知数据对程序运行造成影响。(4)对于总线中断函数处理时，对接收到的总线指令中RT地址与实际RT地址进行对比判断，防止系统接收到其他RT终端的总线指令而造成误操作，增强该RT系统的容错能力。(5)为避免遗漏总线中断，缩短总线中断函数的执行时间，在总线中断函数处理中，程序对总线数据不进行处理，仅对相应总线指令的标志置位。(6)初始化时，对1553B总线芯片的RAM区域进行自检，检测RAM区域能否使用，自检出错，则启用备用RAM芯片，提高系统的纠错能力。(7)系统运行过程中，实施定时刷新操作，即在定时时间内未能接收到总线中断，则进行总线芯片重新初始化，提高芯片的自我纠错能力。

3 系统软件验证

X系统1553B总线通信子系统软件是否能够正常稳定运行，通过RT终端与BC总线控制器相连实现遥测和遥控等功能进行验证。BC总线控制器向RT终端系统发送各项总线指令，能够实现获得系统遥测信息、控制系统状态和监测总线状态等一系列功能。如图5所示，BC总线控制器接收到的反馈信息数据帧经过上位机解析，将X系统的运行状态信息显示到上位机软件界面，各项状态信息显示X系统运行正常，并且遥测状态量和X系统实际工作状态一致，证明X系统1553B总线通信子系统及系统软件运行正常，其中对部分状态信息进行了隐藏。

图5 X系统运行状态

4 结束语

本文对1553B总线网络中RT终端系统软件的设计与实现进行了详细说明，重点对提高RT终端系统软件容错能力和纠错能力的措施进行了分析，这些措施在一定程度上提高了系统软件的安全性和可靠性，保障了系统安全稳定地运行。经过系统验证，X系统1553B总线通信子系统及系统软件运行稳定，并且已成功应用于某型项目中。目前，系统运行状态良好。

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