機載PD火控雷達系統1553B總線(xiàn)驅動(dòng)層與傳輸層軟件界面分析
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多功能機載脈沖多普勒火控雷達（簡(jiǎn)稱(chēng)PD雷達）是航空電子系統的一個(gè)重要組成部分。由于其重要地位和綜合處理能力，一些作戰飛機直接以PD雷達為中心，為飛行員提供功能齊全、界面友好、制導精確的綜合化火控系統，因此現代化的PD雷達往往具有較為復雜的對外接口關(guān)系。另一方面，PD雷達需要從強雜波背景中提取目標回波信息，系統也具有相當復雜的內部接口關(guān)系。在PD雷達的研制中，內、外部通訊問(wèn)題一直是影響系統開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。解決通訊問(wèn)題的有效手段便是在系統中廣泛采用總線(xiàn)技術(shù)，ARINC429總線(xiàn)、Q總線(xiàn)和位總線(xiàn)等通訊技術(shù)均已在國內外PD雷達系統中得到應用，而1553B總線(xiàn)則是80代以來(lái)在PD雷達中應用最為普遍的通訊技術(shù)。1553B總線(xiàn)通訊系統由一個(gè)總線(xiàn)控制器(Bus Controller, BC)和若干個(gè)遠程終端(Remote Terminal, RT)組成。BC實(shí)現整個(gè)總線(xiàn)系統的通訊調度和本節點(diǎn)與其它節點(diǎn)之間的通訊，RT僅實(shí)現本節點(diǎn)與其它節點(diǎn)之間的通訊，它們的通訊體系結構可以用圖1所示的5個(gè)層次來(lái)表示，某一層的服務(wù)就是該層及其以下各層的一種能力，它通過(guò)接口提供給更高的一層〔1〕，其中物理層主要指用于信息傳輸的物理媒體，即雙絞線(xiàn)和同軸電纜等；鏈路層實(shí)現在相鄰節點(diǎn)間的線(xiàn)路上以幀為單位的信息傳輸，主要包括實(shí)現1553B通訊協(xié)議的芯片及輔助電路；傳輸層實(shí)現以數據組或包為單位的信息傳輸；驅動(dòng)層實(shí)現以報文為單位的信息傳輸；應用層通過(guò)控制調度驅動(dòng)層實(shí)現不同節點(diǎn)上應用進(jìn)程之間的信息傳輸。在此5個(gè)層次中，物理層和鏈路層屬于硬件范疇，傳輸層以上屬于軟件范疇。由于PD雷達計算機中包含多個(gè)CPU處理板，所以傳輸層軟件往往單獨駐留在專(zhuān)門(mén)的總線(xiàn)接口(Multiplex Bus Interface, MBI)板上，而驅動(dòng)層軟件則駐留在被稱(chēng)為宿主機的通用計算機上，它們體現了1553B總線(xiàn)通訊的主要特征，因此對此兩個(gè)層次之間的軟件界面進(jìn)行深入細致的分析，對于設計高效可靠的總線(xiàn)通訊軟件尤為重要。
圖1 1553B總線(xiàn)通訊結構示意圖
本文首先介紹傳輸層軟件與驅動(dòng)層軟件之間的接口區域——雙口區的硬件特性及數據結構，隨后分析總線(xiàn)通訊過(guò)程中的讀寫(xiě)鎖機制、雙緩沖區機制和時(shí)鐘同步RTC機制，這些因素將決定總線(xiàn)通訊軟件的設計要點(diǎn)。
2 雙口RAM區
在機載PD雷達中，1553B總線(xiàn)驅動(dòng)層與傳輸層軟件之間的信息交換與傳輸均通過(guò)雙口RAM(DRAM)進(jìn)行。所謂雙口RAM實(shí)際上是兩個(gè)CPU（宿主機CPU與MBI板CPU）以相同或不同的數據地址讀取同一數據區的共享內存。圖2所示的便是若干個(gè)通過(guò)雙口RAM區連接的1553B總線(xiàn)節點(diǎn)。
圖2 1553B總線(xiàn)系統中的雙口RAM
雙口區的容量一般為8K×16位，通常被劃分為若干個(gè)功能區域，主要用于存放多路總線(xiàn)數據接收和發(fā)送到總線(xiàn)上的各種信息及總線(xiàn)協(xié)議執行過(guò)程中的通訊命令表，建立起總線(xiàn)上數據傳輸的雙向緩存機制，因此雙口區數據結構的分配和設計是否合理，將影響整個(gè)總線(xiàn)系統數據傳輸速率和效果。
3 雙口區數據結構
圖3 雙口區數據結構示意圖
圖3所示的就是雙口區的主要數據結構。由圖中可見(jiàn)，此數據區基本上是一個(gè)樹(shù)形結構，其中狀態(tài)區是結構中的樹(shù)根，由此可以引入兩個(gè)分枝，而總線(xiàn)通訊表分枝又可以引入數據發(fā)送和接收兩個(gè)枝葉，這樣便形成了驅動(dòng)層和傳輸層軟件之間的控制、通訊和中斷的基本框架結構。
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