一种多总线通讯系统的设计与实现

一种多总线通讯系统的设计与实现

0mil-std-报在具有复杂的物理分布和复杂内部功能的系统中，单线程通常很难满足系统的工作要求。根据系统的特点，不同的总线可以应用于系统的不同级别，系统可以形成主网络。MIL-STD-1553B总线是美国发布的航空器内部时分命令/响应式数据总线军用标准。由于其高可靠性、低误码率和冗余结构,广泛应用于航天军用各领域。利用1553B总线可以构建高可靠性的命令响应式分布式网络。而RS-422总线采用差分信号传输,使用简单灵活,可以方便地构建系统内部数据传输通道。结合上述两总线的特点,在复杂高可靠系统中实现主从式多总线通讯。1多个物理分布的分系统连接成网基于1553B总线和RS-422总线构成的多总线多路传输网络,在构成上有以下几个问题需要注意:(1)以1553B总线将多个物理分布的分系统连接成网,在分系统内部采用RS-422总线将多个物理分布的子系统连接成网;1553B的终端在类型上可分为总线控制器(BC)、远程终端(RT)和监视终端(MT)1.1bi通讯程序设计参考ISO网络七层模型,如图1所示。1553B总线通讯共有四层:物理层、数据链路层、驱动层和应用层。物理层按照1553B协议规定的差分曼彻斯特码进行传输。数据链路层按照1553B协议规定的数据格式进行传输。1553B总线MBI包括MBI底层驱动程序和MBI通讯程序。由于一般1553B总线通讯有专用的协议芯片支持,所以MBI底层驱动程序实现MBI初始化、1553B协议芯片的中断、RAM地址、寄存器地址设置、内部自测试等功能。MBI通讯程序根据MBI底层驱动程序以及载荷通讯需求接口数据单(ICD)生成,完成1553B协议芯片的初始化、管理以及1553B数据接收发送功能。RS-422总线共有三层:物理层、数据链路层和应用层。物理层按照差分信号进行传输。数据链路层按照RS-422协议规定的数据格式进行传输。RS-422总线MBI包括MBI底层驱动程序和MBI通讯程序。MBI底层驱动程序实现RS-422通讯波特率、开始/停止位、奇偶校验位的设定。MBI通讯程序完成对数据接收发送的处理。1.2系统实理信息单元在多总线互联的系统中,总线的性能指标直接关系到整个系统的数据传输性能。对于总线是否满足系统工作要求,必须进行总线性能分析。表征总线性能的参数主要有两个:一是总线负载;二是总线利用率。总线负载是实际传输与最大可能允许的传输之比值总线负载=总线上总的信息量/总线上能允许的最大信息量×100%;总线利用率=总线上数据传输时间/总线周期×100%;以某载荷为例,系统组成如图2所示。数据应用平台与应用单元中主控器之间通过1553B通讯总线进行通讯,数据应用平台为BC方式,载荷应用单元中的主控器为RT方式。数据应用平台发送有效载荷单元工作的命令和所需平台参数等,主控制器将表征有效载荷单元当前状态的参数反馈给数据应用平台。应用单元内部由RS-422通讯总线进行通讯。其中主控制器为主,通过RS-422通讯发送命令给编码器和成像子系统,编码器和成像子系统将工程参数反馈给主控制器。分系统间以1553B总线互联,总线周期为10ms,每10ms最多为8条消息,包括251个1553B消息字,去除同步命令头有效消息字为227个。取消息间隔时间为80us,终端响应时间为12us。RS-422通讯周期为50ms,速率为62.5Kbps进行通讯,数据格式上每字节同步头1位,数据位8位,停止位2位,奇偶校验位1位。取通讯最长响应时间为2ms。有效载荷单元中主控制与其成像子系统之间数据传输量为40字节,主控器与编码器之间数据传输量为25字节。根据上述计算结果,这种多总线通讯结构可以满足上述系统的流量和时间要求,并且总线余量大于20%。1.3系统的时代基的统一系统对于各分系统要求协同工作时必须有一个统一的时间基准2bu-65170与ad-sp21060以图2系统组成图中的某有效载荷单元中的主控制器为例来介绍多总线通讯的具体实现。具体系统硬件连接如图3所示。以ADSP21060为CPU的主控制器在整个系统中的1553B通讯中作为RT端。通过1553B协议芯片BU-65170与AD-SP21060连接。BU-65170主要的控制信号有SELECT,MEM/REG,RD/WR,STRBD,INT等。其中通过ADSP存储区选择控制信号MS2#作为BU-65170的片选SELECT;ADSP21060地址线A22作为65170芯片的寄存器和存储器的选择信号MEM/REG;1553B信号通过两个变压器最后送至传输线上;RS-422通讯是通过AD-SP21060的异步串行口0进行收发数据的,然后通过DS26C31和DS26C32实现差分信号的转换,由于主控制器要分别与成像子系统和编码器进行RS-422通讯,因此使用了上述两个芯片的两个通道。3软件的三种功能通讯软件是系统组织消息传输的软件,它应具有三种功能:(1)按软件要求设置工作模式;(2)控制总线上消息传输的功能;(3)故障处理功能。3.11消息存储及传输作为RT端的软件,针对BU-65170芯片,主要实现了以下几个方面的功能。(1)配置寄存器的初始化实现了主要工作模式的设定、存储方式的选择及中断方式设定等。(2)消息存储方式的选择和存储地址的分配存储方式主要有单缓冲、双缓冲、循环缓冲方式。对于发送的消息根据消息块的大小可以选择不同的存储方式。数据块小于32字的选择单缓冲方式,数据块大于32字应选择循环缓冲方式。对于接收的消息,一般选用双缓冲方式,但是对于发送周期间隔小或消息长度长的(大于32字)应选用循环缓冲方式。(3)对于非法消息设置非法化表设置非法化表是保证1553B通讯可靠性的方法,可以将不满足预先设定的子地址和消息块长度的消息设定为非法消息,在通讯中这类消息将被芯片自动排除。(4)消息中断的处理消息中断主要实现了数据的移动。对于接收消息,将在接口芯片上的消息移至用户处理区内。对于发送消息,则是要求预先将消息移至设定的接口芯片缓冲区,然后置相应的服务请求位。下面以子地址3接收32个字,广播方式;子地址4接收3个字,广播方式;子地址1发送19个字为例的1553B通讯软件示例代码如下:3.2rs-400通讯软件初始由于RS-422的通讯主要通过ADSP异步串行口0实现的,因此对于通讯的初始化主要是对于ADSP异步串行口的初始化。RS-422通讯处理相对简单,这里不再详述。为了提高通讯的可靠性,在进行RS-422通讯时,应规定从设备的响应时间,从而保证从设备在规定的时间内完成通讯。4系统稳定性验证通过实验,对总线利用率和总线