基于BU-61580的MIL-STD-1553B遠程終端設計

摘要：    給出了基于BU-61580的MIL-STD-1553B遠程終端設計思路和方法。

關(guān)鍵詞：    BU-61580；MIL-STD-1553B；RT；MSC1210Y5

MIL-STD-1553B總線(xiàn)

MIL-STD-1553B總線(xiàn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)1553B總線(xiàn))是美國定義的一種軍用串行總線(xiàn)標準，國內對應為GJB 289A-97,全稱(chēng)《數字式時(shí)分制指令/響應型多路傳輸數據總線(xiàn)》，它規定了數字式時(shí)分制指令/響應型多路傳輸數據總線(xiàn)及其接口電子設備的技術(shù)要求，同時(shí)規定了多路傳輸數據總線(xiàn)的工作原理和總線(xiàn)上的信息流及要采用的電氣和功能格式。

1553B總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )由終端、子系統和總線(xiàn)傳輸介質(zhì)組成，結構如圖1所示。終端是使數據總線(xiàn)與子系統相連接的電子組件。子系統為從多路數據總線(xiàn)上接收數據傳輸服務(wù)的裝置或功能單元?？偩€(xiàn)控制器(BC)是總線(xiàn)系統組織信息傳輸的終端?？偩€(xiàn)監控器(BM)是總線(xiàn)系統中指定作接收且記錄總線(xiàn)上傳輸的信息并有選擇地提取信息以備后用的終端。遠程終端(RT)是總線(xiàn)系統中不作為總線(xiàn)控制器或總線(xiàn)監控器的所有終端。

圖1 典型雙余度1553B總線(xiàn)的拓撲結構 

1553B總線(xiàn)的傳輸速度是1Mb/s,采用曼切斯特Ⅱ型編碼，半雙工工作方式。1553B總線(xiàn)有10種消息格式，每個(gè)消息至少包含兩個(gè)字，每個(gè)字包含有16個(gè)信息位、一個(gè)奇偶校驗位和3個(gè)位長(cháng)的同步頭，適用于變壓器耦合的曼切斯特II型編碼的通過(guò)雙絞線(xiàn)可靠傳輸的長(cháng)度可以超過(guò)30米。

1553B通信系統可分為應用層、驅動(dòng)層、傳輸層、數據鏈路層和物理層。應用層和驅動(dòng)層在子系統實(shí)現，傳輸層、數據鏈路層和物理層均在1553B總線(xiàn)通信接口(MBI)實(shí)現。對于RT來(lái)說(shuō)，根據和BC之間的通訊表決定RT在總線(xiàn)中的地址，按照接口控制文件(ICD)設計對應的應用層軟件完成和MBI卡的通訊接口。

BU-61580

目前在機載設備RT的設計中，廣泛使用了MBI卡，國內外MBI卡普遍使用了美國DDC公司的1553B總線(xiàn)協(xié)議芯片BU-61580,該協(xié)議芯片包含微處理器和1553B總線(xiàn)之間完備的接口，集BC、RT、BM三種工作模式為一身，封裝為70引腳的DIP,傳輸時(shí)使用1.41:1的變壓器。BU-61580內部集成了雙收發(fā)器邏輯、編解碼器、協(xié)議邏輯、內存管理和中斷控制邏輯，還提供了一個(gè)4K字(16bit)的內部共享靜態(tài)RAM和與處理器總線(xiàn)之間的緩沖接口,BU-61580的軟件接口包括17個(gè)內部操作寄存器、8個(gè)測試寄存器以及64K字的共享存貯器地址空間。

目前機載MBI卡一般使用BU-61580完成傳輸層、數據鏈路層和物理層的接口，MBI卡中控制邏輯及數據傳輸利用一片MCU實(shí)現，MBI卡和機載設備之間的接口一般為串口，MBI卡的生產(chǎn)廠(chǎng)家利用特定的機載設備的通訊表和接口控制文件(ICD)為機載設備定制MBI卡，同時(shí)提供串口驅動(dòng)程序和編寫(xiě)串口通訊協(xié)議，機載設備利用串口驅動(dòng)程序和串口通訊協(xié)議完成數據的交換。

處理器MSC1210Y5與BU-61580的硬件接口

MSC1210Y5是德州儀器公司的基于8051內核的高性能系統級單片機，具有兩個(gè)串口，支持在系統編程，內部有32K的FLASH。本設計利用BU-61580支持8位處理器的特點(diǎn)，利用MSC1210Y5的總線(xiàn)接口和16位的BU-61580完成數據的交換，數據接收和發(fā)送由INT外中斷完成，內部數據交換通過(guò)串口1與系統內部單片機完成。為了便于在飛機上對軟件升級，MSC1210Y5的串口0通過(guò)RS-232電平驅動(dòng)后，用于程序的下載。電路框圖示于圖2。

圖2 處理器MSC1210Y5與BU-61580的接口 

圖2中，MSC1210Y5與BU-61580為8位總線(xiàn)接口，61580的“16/8_BIT”、“BUFFED”、“POLAR”接為低；使用了0等待控制，“ZW”接為低；使用了BU-61580內部的RAM，“TRIGG”接為低；不使用外部時(shí)鐘標簽，“TAGCLK”接為低。

遠程終端的地址“RTAD0_RTAD4”可構成25個(gè)遠程終端地址，使用中連同奇偶校驗設置位“RTADP”用撥碼開(kāi)關(guān)連接，便于更改RT的設計。

注意圖2中單片機的“P0”端口和“P2”端口與BU-61580的接口關(guān)系，由于處理器是8位，而且處理器的數據端口與地址端口是復用的，所以連接關(guān)系較為復雜。

譯碼采用兩個(gè)與門(mén)完成。其中一個(gè)與門(mén)將“P2.6”和“P2.7”的信號通過(guò)與邏輯后與“SELECT”相接，“WR”和“RD"通過(guò)與邏輯后與“STRBD”相接用于選擇BU-61580?！癙2.5”端口與“MEM/REG”相接用于選擇BU-61580內部寄存器或存儲器。單片機的地址鎖存信號“ALE”與“ADDR_LAT”相連，提供數據鎖存信號。選取12MHz晶振同時(shí)為單片機和BU-61580提供時(shí)鐘信號。
從圖2中可以看出雙絞線(xiàn)、變壓器、BU-61580構成了1553B通信系統的傳輸層、數據鏈路層和物理層，單片機MSC1210Y5和BU-61580的接口及其單片機軟件構成了應用層、驅動(dòng)層；作為一個(gè)RT,當接收BC命令后，通過(guò)串口1將命令發(fā)送給系統內的單片機，按控制系統的要求工作，同時(shí)將測量數據通過(guò)串口1傳送出來(lái)，放到總線(xiàn)上已備BC使用。這樣就完成了RT和BC之間的通訊。

用BU-61580設計遠程終端的流程

BU-61580的復位及初始化

使用1553B協(xié)議芯片BU-61580最主要的工作是初始化，初始化包括初始化寄存器，初始化存儲器等。電路上電后，單片機首先將復位引腳P1.5置低，復位BU-61580,延時(shí)后再置高，完成軟件復位的過(guò)程。

對于RT編程，首先初始化相應的寄存器，然后設置非法指令區、初始化相應子地址的查詢(xún)表及子地址控制字，此時(shí)應該設置“忙”位，設置配置寄存器使設備處于RT模式。當通過(guò)串口1接收的數據表明系統開(kāi)機自檢結束后，將“忙”位清零，此后該設備就處于在線(xiàn)，只要BC發(fā)送一條消息命令與該設備相關(guān)，那么該設備就會(huì )做出反映。

BU-61580的數據發(fā)送過(guò)程

BU-61580發(fā)送數據時(shí)，將對應的子地址的數據字送到初始化設定的查詢(xún)表地址中，同時(shí)將該子地址對應的矢量字置為“1”，表明RT的數據已有更新。因為子地址控制字位設置了發(fā)送和接收產(chǎn)生中斷，所以在中斷處理程序中，當命令字與發(fā)送子地址相同時(shí)，表明BU-61580已將需要發(fā)送的數據發(fā)送到1553B網(wǎng)絡(luò )中，此時(shí)，在中斷服務(wù)程序中將該發(fā)送子地址的矢量字清“0”。BC周期性的查詢(xún)矢量字，只有對應子地址的矢量字為“1”，BC才從RT中將數據取走。矢量字更新機制是1553B最有特色的地方。

BU-61580的數據接收過(guò)程

當總線(xiàn)上傳輸從BC到RT的命令時(shí)，若系統設置為合法指令，則產(chǎn)生接收中斷，接收中斷中判斷命令字是否符合ICD接口控制文件，若符合則在中斷程序中設置接收標志位為“1”。主程序中判斷此接收標志為“1”后，將此標志清“0”，同時(shí)將BC發(fā)送的數據從緩沖區中取出，按ICD接口控制文件的要求處理。

機內串行通訊的實(shí)現

單片機MSC1210Y5和BU-61580完成了1553B數據的通訊接口任務(wù)，而1553B通訊的最終暢通還需系統的配合。本RT設計中，串口1擔當了此任務(wù)。串口1的發(fā)送程序將系統的當前工作狀態(tài)發(fā)送出去，串口1的接收程序負責將BC的控制命令接收進(jìn)來(lái)。這種異步收/發(fā)過(guò)程，完成了內外數據的交換。

結語(yǔ)

按照本文介紹的方法已成功實(shí)現BU-61580的MIL-STD-1553B遠程終端設計,設計的機載設備已在DSI(動(dòng)態(tài)激勵器)上與BC完成綜合，并試飛成功，批量裝備現役飛機,效果良好。

參考文獻：
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