基于UT1553BCRTM協(xié)議芯片的GJB289A通信接口

摘要：GJB289A，總線(xiàn)具有很高的可靠性和靈活性，廣泛應用于航空航天等領(lǐng)域。本文提出基于A(yíng)eroflex公司UT1553BCRTM協(xié)議芯片實(shí)現的GJB289A通信接口，完成了BC和RT的基本功能，支持同步通信和異步通信。文中對同步通信采用傳統的靜態(tài)總線(xiàn)控制協(xié)議，采用一種改進(jìn)的靜態(tài)總線(xiàn)控制技術(shù)，對非周期消息的異步通訊進(jìn)行了詳細說(shuō)明。本設計有效地改善了GJB289A總線(xiàn)中非周期消息的傳輸延遲，保證了消息通訊的實(shí)時(shí)性。

關(guān)鍵詞：GJB289A總線(xiàn);總線(xiàn)控制器;UT1553BCRTM;改進(jìn)的靜態(tài)總線(xiàn)控制技術(shù)

0 引言

國內從第三代戰斗機航空電子系統開(kāi)始，在相當長(cháng)的一段時(shí)間里，GJB289A總線(xiàn)占據了統治地位，由于其實(shí)時(shí)性、數據完整性、可靠性和余度管理等特性都是專(zhuān)門(mén)針對軍用航空電子系統要求而設計的，因此在第三代戰斗機聯(lián)合式航空電子系統中得到了廣泛的應用。

GJB289A是面向軍用的數字式時(shí)分制指令/響應型多路傳輸數據總線(xiàn)標準，用來(lái)為各電子系統之間的數據和信息的交換提供共享總線(xiàn)，它規定了MILSTD-1553B的技術(shù)要求，其基本結構如圖1所示，還規定了總線(xiàn)的操作方式和總線(xiàn)上的信息流格式，總線(xiàn)上的通信設備-終端按其作用可分為三種類(lèi)型：總線(xiàn)控制器(BC)、遠程終端(RT)和總線(xiàn)監控器(BM)。BC是指在數據總線(xiàn)上被指定執行啟動(dòng)信息傳輸任務(wù)的終端。RT是指所有不作為BC或BM操作的終端。BM是被指定執行接收總線(xiàn)上傳輸的信息和提取經(jīng)選擇的信息以備后用的終端。

1 改進(jìn)的靜態(tài)總線(xiàn)控制技術(shù)

在GJB289A總線(xiàn)的傳輸過(guò)程中，大多數消息的處理按照固定的順序、周期和相位出現，這類(lèi)消息稱(chēng)為周期消息，對于周期消息的傳輸采用靜態(tài)時(shí)間表進(jìn)行，即同步通訊。對于系統中隨機突發(fā)的事件或者其他事件的請求消息，這些消息稱(chēng)為非周期消息，非周期消息的傳輸稱(chēng)為異步通訊，異步通訊是在有服務(wù)請求的情況下插入同步通訊中的，具有很高的實(shí)時(shí)性，因此，能夠根據用戶(hù)的需要在同步通訊的同時(shí)實(shí)現異步通訊具有非常重要的意義。

BC是在總線(xiàn)上唯一被安排為執行建立和啟動(dòng)數據傳輸任務(wù)的終端，總線(xiàn)上所有的消息傳輸都是由BC來(lái)控制，為了處理非周期消息，必須對BC原有的靜態(tài)總線(xiàn)控制協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，這種改進(jìn)的靜態(tài)總線(xiàn)控制技術(shù)主要特點(diǎn)是：當消息被更新后才進(jìn)行傳輸，其工作機制為更新檢測傳輸。改進(jìn)的靜態(tài)總線(xiàn)控制技術(shù)實(shí)現更新數據傳輸的機制有兩種方法：異步服務(wù)請求方式和BC周期查詢(xún)方式。異步請求方式對于非周期消息的響應必須要在請求RT獲得總線(xiàn)使用權時(shí)，BC才能響應RT非周期消息的傳輸，即對消息的及時(shí)響應不能保證。相反，BC周期查詢(xún)方式是BC以某一特定頻率定時(shí)查詢(xún)RT是否存在非周期消息的傳輸，采用該方法可以保證非周期消息響應的確定性和及時(shí)性，且由于使用更新檢測傳輸方式，查詢(xún)開(kāi)銷(xiāo)并不會(huì )很大。GJB289A總線(xiàn)主要應用于實(shí)時(shí)性要求很高的系統中，這類(lèi)系統主要考慮消息傳輸的實(shí)時(shí)性問(wèn)題，所以本文采用BC周期查詢(xún)方式實(shí)現非周期消息的異步通訊。

2 系統硬件設計

本文設計的GJB289A通信接口采用TI公司出品的TMS320F2812款DSP作為傳輸層軟件運行的平臺，采用的1553協(xié)議芯片為AerofleX公司的

UT1553BCRTM，該芯片為系統設計者提供了一種智能的MIL-STD-1553B多路數據總線(xiàn)設計解決方案，并在單個(gè)芯片上實(shí)現了MIL-STD-1553B定義的三種功能-總線(xiàn)控制器BC、遠程終端RT以及總線(xiàn)監控器BM。通過(guò)VME總線(xiàn)與子系統主機連接，使用雙端口存儲器DPRAM完成系統之間的數據交互?；赨T1553BCRTM協(xié)議芯片實(shí)現的GJB289A通信接口硬件結構如圖2所示，實(shí)現了模塊的小型化和通用化設計。

3 系統軟件設計

本文設計的軟件分為傳輸層軟件和驅動(dòng)層軟件。傳輸軟件駐留在DSP內部FLASH存儲器中，主要完成對不同類(lèi)型消息的處理、出錯消息處理、同步、啟動(dòng)測試等功能。

本文設計的傳輸層軟件主要實(shí)現了BC和RT的基本功能，下文將著(zhù)重以BC為例，介紹傳輸層軟件對于不同類(lèi)型消息傳輸方式的處理方法。

對于周期消息的同步通信采用傳統的靜態(tài)總線(xiàn)控制協(xié)議，對于非周期消息的異步通信采用BC周期查詢(xún)方式實(shí)現更新數據的傳輸，具體實(shí)現方法為：BC周期利用“發(fā)送矢量字”方式命令，實(shí)現RT僅傳輸刷新數據的功能，實(shí)現更新消息的偽實(shí)時(shí)傳輸。

該協(xié)議在總線(xiàn)表中周期插入矢量字的查詢(xún)命令，及時(shí)地獲知RT數據是否被更新，從而減小總線(xiàn)負載，提高新數據消息的更新周期，使得1553B這樣的靜態(tài)被動(dòng)式總線(xiàn)協(xié)議在一定程度上獲得近似于其他實(shí)時(shí)消息傳輸協(xié)議的性能。

由于矢量字有效數據位為16位，故本軟件僅支持RT中16個(gè)子地址消息的更新，軟件主要處理分為以下兩方面：

(1)RT產(chǎn)生的數據：即RT與RT，或RT與BC之間有更新的消息數據，在整個(gè)總線(xiàn)通信過(guò)程中，BC周期使用查詢(xún)矢量字對每個(gè)RT的16個(gè)子地址是否有新數據進(jìn)行查詢(xún)，獲知消息的更新情況，若被查詢(xún)的RT有非周期消息需要傳輸，即將矢量字的相應位置位通知BC組織非周期消息傳輸。子地址1～16在該RT的專(zhuān)用矢量字中都有相應的位來(lái)表示，每位表示該子地址的消息數據的更新?tīng)顟B(tài)，矢量字的最低比特位(bit15)與子地址#16相對應，最高比特位(bit0)與子地址#1相對應，詳見(jiàn)圖3。

(2)BC產(chǎn)生的數據：即BC有新數據傳輸給RT，如果傳輸數據是由BC產(chǎn)生的，BC只需檢查該數據塊是否刷新，如果被刷新，該消息應立即被組織進(jìn)行發(fā)送。

驅動(dòng)軟件駐留在主機上，為使各個(gè)設備的主機方便使用GJB289A總線(xiàn)，驅動(dòng)層提供統一、標準的驅動(dòng)服務(wù)，以API函數庫形式提供透明的應用接口，協(xié)助應用軟件按照系統的頂層設計與接口控制文件規定的應用層協(xié)議，完成通信任務(wù)。

4 結語(yǔ)

本文主要介紹了一種采用TI公司的TMS320F2812款DSP作為傳輸層軟件運行的平臺，結合Aeroflex公司的UT1553BCRTM 1553協(xié)議處理器，完成GJB289A通信接口的軟硬件設計，實(shí)現了BC和RT的主要功能。結合改進(jìn)的靜態(tài)總線(xiàn)控制技術(shù)，本文對不同類(lèi)型消息傳輸的實(shí)現方式進(jìn)行詳細介紹，經(jīng)測試，此設計有效提高了GJB289A總線(xiàn)上消息傳輸的實(shí)時(shí)性。