基于BU-65170的1553B終端設計

Abstract: The internal registers and RAM resources of 1553B RT interface chip BU-65170 is described, and it introduced the methods of designing the hardware interface and software interface between BU-65170 and 16 bit single chip processor Intel80C196. The data communication between 1553B RT and BC is realized effectively and credibly.

Keywords: internal resources，1553B RT，mode code

1. 引言

MIL-STD-1553B總線(xiàn)最初是由美國在70年代為適應飛機的發(fā)展提出來(lái)的飛機內部電子系統聯(lián)網(wǎng)的標準。MIL-STD-1553B具有高可靠性和靈活性，從而使得它的應用范圍推廣到衛星、艦船、坦克等領(lǐng)域。在我國，MIL-STD-1553B總線(xiàn)系統的應用正逐步深入，具有廣闊的前景。目前，我們使用的1553B總線(xiàn)接口芯片主要是DDC公司的ACE(Advanced Communication Engine)，常用的有BU-65170、BU-61580、BU-64843等。1553B終端系統可以使用8位單片機[1]，16位單片機，32位單片機[2]來(lái)實(shí)現。本文選用BU-65170接口芯片，詳細介紹了終端系統設計中關(guān)鍵的部分，即芯片內部寄存器和RAM資源，設計了基于Intel80C196單片機的硬件接口電路，完成了軟件接口程序，最終實(shí)現了1553B終端RT與總線(xiàn)控制器BC之間高可靠的數據通信。

BU-65170芯片的功能特點(diǎn)
BU-65170由兩個(gè)低功耗雙端收發(fā)器、協(xié)議邏輯、存儲器管理邏輯、處理器接口邏輯及 內置共享靜態(tài)RAM和直接面向主微處理器的緩存接口等組成。BU-65170的特點(diǎn)包括：

a. 全集成化的1553B總線(xiàn)標準接口協(xié)議終端

b. 靈活的處理器和存儲器接口

c. 內部具有17個(gè)通用命令寄存器， 共享RAM，可外擴64K 16RAM

d. 先進(jìn)的RT特性：支持單消息模式、雙緩沖模式和循環(huán)緩沖模式三種工作方式

e. 支持可編程非法化指令和可編程忙位指令

2. BU-65170內部RAM資源分配

BU-65170內部具有 共享RAM。在RT增強模式中，兩個(gè)堆棧指針?lè )峙湓诠潭ǖ奈恢茫?100H是堆棧指針A的地址；0104H是堆棧指針B的地址。0000-00FFH是256字的堆棧A空間，也是1553B接收信息描述符區，每個(gè)描述符占4個(gè)字，一共可儲存64個(gè)描述符。描述符的四個(gè)字分別是塊狀態(tài)字、時(shí)間戳，接收數據塊指針、接收命令字。

0108-010FH是模式命令選擇中斷表，設置每一個(gè)接收、發(fā)送、廣播接收、廣播發(fā)送的模式命令時(shí)，是否產(chǎn)生中斷。

0110-013FH是模式命令返回數據的固定地址，當RT接收到一個(gè)模式命令時(shí)，將儲存于對應位置的數據自動(dòng)返回給BC。

0140-01BFH和01C0-023FH分別是RT的A/B區域地址查詢(xún)表。對于A(yíng)區域，地址分為4部分0140-015FH分別對應子地址0到子地址31的接收數據緩沖區的首地址。0160-017FH分別對應子地址0到子地址31的發(fā)送數據緩沖區的首地址。0180-019FH分別對應子地址0到子地址31廣播模式數據緩沖區的首地址。01A0-01BFH分別對應子地址0到子地址31的子地址控制字，可以設置數據緩存區的大小和工作方式，如：?jiǎn)蜗⒛Ｊ?、雙緩沖模式和循環(huán)緩沖模式。

0240-0247H是忙位查詢(xún)表，其中每一位分別對應子地址0到子地址31的忙狀態(tài)，0表示不忙，1表示忙。當RT收到的消息對應的子地址為忙時(shí)，將向BC端返回狀態(tài)字的忙位置1。

0300-03FFH是非法化指令查詢(xún)表，分為4部分：0300-033FH對應廣播接收非法化命令；0340-037FH對應廣播發(fā)送非法化命令；0380-03BFH對應非廣播式接收非法化命令；03C0-03FFH對應非廣播式發(fā)送非法化命令。當RT收到非法化命令字時(shí)，將向BC返回對應的狀態(tài)字。

0260-02FFH和0400-0FFFH為數據緩存區。這部分空間可以由子地址0到子地址31的子地址控制字設置每個(gè)子地址對應的數據緩存區空間大小和工作方式。

3. BU-65170與Intel80C196的接口設計

3.1 硬件接口設計

圖1. BU-65170與Intel80C196的硬件接口圖

本文采用16位處理器Intel80C196與BU-65170相連接。BU-65170的16位雙向地址總線(xiàn)A0-A15與數據總線(xiàn)D0-D15分開(kāi)，處理器Intel80C196通過(guò)地址總線(xiàn)A1-A12以字為單位訪(fǎng)問(wèn)BU-65170的內部寄存器和 的RAM。

Intel80C196處理器的數據線(xiàn)和地址線(xiàn)通過(guò)兩片鎖存器鎖存，實(shí)現分時(shí)復用目的。地址總線(xiàn)高10位A6-A15通過(guò)地址譯碼得出BU-65170的片選信號以及片內寄存器和 RAM存儲器切換選擇信號 。引腳RTAD4-0和RTADP通過(guò)跳線(xiàn)可以選擇BU-65170的地址編號。芯片采用外部接16MHz晶振工作方式。BU-65170與Intel80C196之間的硬件接口如圖1所示。

4.2軟件接口設計

BU-65170內部具有25個(gè)寄存器，包括17個(gè)通用控制寄存器和8個(gè)測試寄存器。其中，設置17個(gè)通用控制寄存器是軟件接口設計的關(guān)鍵。

設置啟動(dòng)/復位寄存器，先進(jìn)入復位狀態(tài)；設置配置寄存器3，進(jìn)入增強模式；設置中斷屏蔽寄存器，使能消息結束中斷；設置配置寄存器2，進(jìn)入增強型RT存儲器管理模式；設置配置寄存器3，增強模式允許。設置配置寄存器1，進(jìn)入RT工作方式，開(kāi)啟RT。

主程序對1553B信息的處理采用中斷處理方式。從BC端發(fā)送來(lái)的1553B命令有兩種要求：不需要RT回傳數據和需要RT回傳數據。

a) 不需要RT回傳數據

BC端發(fā)送命令字為非模式命令，要求RT接收信息，單片機終端收到信息進(jìn)入中斷程序，設置相應的任務(wù)標志，然后進(jìn)入主程序，根據1553B接收信息描述符區中接收數據塊指針，找到1553B接收數據緩沖區，然后執行這些數據對應的任務(wù)，然后在主程序循環(huán)等待下一次中斷。

圖2 (a)主程序流程圖 (b)中斷程序流程圖

b) 需要RT回傳數據

首先BC端發(fā)送命令字為非模式命令，要求RT接收信息，單片機終端收到信息進(jìn)入中斷程序設置任務(wù)標志，然后進(jìn)入主程序，找到1553B接收數據緩沖區，執行相關(guān)任務(wù)，

并把需要返回給BC端的數據準備好，保存在1553B發(fā)送數據緩沖區，且將需要回傳數據字個(gè)數保存到模式命令對應的地址單元，然后設置服務(wù)請求，將配置寄存器1中的第9位設為0。與此同時(shí)，BC端向RT一直發(fā)送空指令，得到相應的返回狀態(tài)字，判斷狀態(tài)字的第11位，若為1，表示RT將數據準備好，BC向RT發(fā)送模式命令，命令編碼為10000，即為發(fā)送向量字命令，要求RT發(fā)送消息。RT收到模式命令后，返回狀態(tài)字，且將準備好的數據個(gè)數返回給BC；然后BC端再發(fā)送一次非模式命令，要求RT發(fā)送消息，數據個(gè)數為剛才收到的返回值。此時(shí)，BC端再次收到返回的狀態(tài)值和RT回傳的有效數據?；贐U-65170的單片機終端系統程序流程圖如圖2所示。

4. 結論

本文重點(diǎn)介紹了BU-65170接口芯片的內部寄存器和RAM資源，并且給出了基于BU-65170的MIL-STD-1553B單片機終端系統的硬件和軟件設計方法。在多次的系統調試試驗中，RT終端系統與BC總線(xiàn)控制器之間實(shí)現了高效，可靠的數據通信。該單片機終端系統對1553B總線(xiàn)應用具有普遍的實(shí)用性。

本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：

1. 采用16位Intel80C196處理器處理能力強，增加系統可靠性，能適應地面和星上各種環(huán)境要求，且接口電路設計簡(jiǎn)單，實(shí)用性強。

2. RT數據回傳過(guò)程中采用了模式命令方式，將回傳字個(gè)數返回BC端，節約了系統處理器開(kāi)銷(xiāo)，提高了處理速度。

參考文獻