一種新型1553B備份總線(xiàn)控制器設計與實(shí)現
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1553B總線(xiàn)是在20世紀70年代末由美國提出的飛機內部電子系統互聯(lián)的標準，具有靈活性和高可靠性，廣泛應用于三代機中。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和型號應用，1553B軟硬件設計技術(shù)已經(jīng)相當成熟，但隨著(zhù)系統性能的提升，系統對1553B總線(xiàn)的性能要求也越來(lái)越高，應用模式也發(fā)生較大的變化，如何讓1553B總線(xiàn)適應新的系統性能要求及新的應用模式是當前研究的熱點(diǎn)。
BC是1553B總線(xiàn)消息傳輸的組織者和發(fā)起者，即總線(xiàn)上所有的消息傳輸都由BC通過(guò)發(fā)送1553B命令來(lái)實(shí)現，RT響應BC發(fā)送的命令并執行操作。1553B總線(xiàn)是雙冗余的傳輸線(xiàn)，具有A、B兩個(gè)互為備份的通道，增強了系統的可靠性。但是，由于總線(xiàn)上只能存在一個(gè)BC，一旦BC出現故障，則整個(gè)總線(xiàn)將癱瘓。工程實(shí)踐中通過(guò)增加BBC的方法來(lái)提升系統的可靠性，殷杰波等人提出了利用RT模式作為BBC的設計方法，該RT只接收一條BC的特定消息，通過(guò)查詢(xún)該消息的時(shí)間標志寄存器判斷在周期內是否收到了該消息，以此判斷BC是否工作正常。此設計方法簡(jiǎn)單有效，一旦BC故障，BBC可以切換為BC模式，進(jìn)行總線(xiàn)管理與維護。楊衛軍等人提出了利用MT模式作為BBC的設計方法；以上設計中，BBC僅用于監控BC的工作狀態(tài)，功能單一。新的應用需求中，BBC需要具備三個(gè)功能：監控BC的工作狀態(tài)、與其他子系統通信、同步獲取BC與其他子系統之間的應用數據傳輸，完成系統應用的同步解算，傳統RT或者M(jìn)T模式作為BBC的設計方法無(wú)法滿(mǎn)足系統的要求，本文依據某1553B協(xié)議芯片，針對新的應用模式，給出了一種BBC工作于RTMT模式的設計方法。
1 1553B應用模式
1553B采用總線(xiàn)型拓撲結構，節點(diǎn)按照功能可以劃分為3類(lèi)：BC、RT及MT，新的應用模式下，接口控制文件定義了應用相關(guān)的所有RT-BC及BC-RT的消息，如圖1所示，A系統為主，B系統為備份，A系統主機通過(guò)BC負責消息的組織與發(fā)送，B系統主機作為備份具有三個(gè)功能：
(1)通過(guò)BBC監控A系統的運行狀態(tài)，一旦A系統故障，B系統復位BBC并將其切換為BC，控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的正常運行；
(2)BBC要能夠完成與BC及其他RT的數據通信；
(3)B系統主機需要實(shí)時(shí)獲取ICD文件中定義的所有應用相關(guān)的消息，用于同步解算。例如，ICD文件中MSG1為一條RT-BC的消息，當BC組織此消息時(shí)，A系統主機通過(guò)BC獲取到該消息，與此同時(shí)，B系統也要通過(guò)BBC獲取到該消息。
在以往設計模式中，如果BBC工作在RT模式，要滿(mǎn)足功能(3)，必須根據原ICD文件中定義的RT-BC及BC-RT的消息增加相同數量的RT-BBC及BC-BBC的消息，會(huì )導致消息量倍增，無(wú)法保證系統的實(shí)時(shí)性，甚至超出1553B協(xié)議可承載的消息數量；如果BBC工作于MT模式，則無(wú)法滿(mǎn)足功能(2)。針對新的應用模式，RT功能可以滿(mǎn)足條件(1)，(2)，MT功能則可以滿(mǎn)足條件(1)，(3)，若BBC工作于RTMT模式，某一時(shí)刻僅能工作于其中一種工作模式，即作RT時(shí)，完成RT功能，MT功能停止，作MT時(shí)，有選擇的監控總線(xiàn)上的通信數據，RT功能停止，RTMT功能根據總線(xiàn)上消息的類(lèi)型完成自動(dòng)切換，如果總線(xiàn)上的消息是與BBC的RT地址相關(guān)，則工作于RT模式，如果總線(xiàn)上的消息和BBC的RT地址無(wú)關(guān)，則工作于MT模式，則可以在不增加消息通信量的條件下滿(mǎn)足新的應用模式。依據備份總線(xiàn)控制器工作于RTMT模式的思想，本文基于1553B協(xié)議芯片給出了BBC工作于RTMT模式的設計與實(shí)現方法，其應用模式如圖1所示。
2 設計與實(shí)現
1553B協(xié)議芯片內部功能強大，接口靈活、便于控制，可設置為BC、RT、MT及RTMT模式，在需要主機較小干預的情況下，基于RT地址、T／R位及子地址進(jìn)行選擇性消息監控。MT模式包含一個(gè)命令棧和一個(gè)數據棧，位于共享RAM的固定位置，且與BC或RT的命令棧獨立，選擇消息監控模式下，協(xié)議芯片接收到一個(gè)有效命令，根據“選擇監控表”(RAM中固定位置)決定是否使能該消息，如果指定的BIT位在“選擇監控表”內是0，命令將不被使能，忽略該消息，如果BIT位為1，命令被使能，進(jìn)入監控命令棧并將數據內容存放到相應的監控數據棧中。
RTMT模式使得協(xié)議芯片除了處理和自己RT地址相關(guān)的消息外，其余時(shí)間用來(lái)有選擇的監控總線(xiàn)上的數據，其通過(guò)一個(gè)中斷狀態(tài)隊列實(shí)現RT模式與MT模式的判斷，如圖2所示。
該隊列按中斷產(chǎn)生的次序記錄中斷條件和中斷事件。中斷狀態(tài)隊列為64 B長(cháng)度，可存儲32條監控消息中斷。中斷狀態(tài)隊列的指針存儲在中斷向量隊列指針寄存器(寄存器地址0x1F)中，該寄存器必須由主機初始化，并由主機累加，中斷向量隊列指針寄存器始終指向下一個(gè)中斷的存儲地址。每個(gè)中斷事件產(chǎn)生，協(xié)議芯片將2 B寫(xiě)入中斷隊列，第一個(gè)字為中斷向量，表明哪一類(lèi)事件導致了中斷。中斷事件被分為2類(lèi)：消息中斷事件和非消息中斷事件，第二個(gè)字為消息描述塊指針，指向消息描述塊的首地址。
基于以上1553B協(xié)議芯片的特點(diǎn)，RTMT功能實(shí)現主要包括兩部分：相關(guān)資源初始化及中斷服務(wù)處理程序的設計。
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