天天看點

1553B總線介紹及其硬體方案設計

軍用1553B總線

1.簡介

簡單介紹可參考(https://blog.csdn.net/ScilogyHunter/article/details/108444231)部落客寫的很詳細。

1553B總線是MIL-STD-1553總線的簡稱,其中B就是BUS,MIL-STD-1553B總線是飛機内部時分制指令/響應式多路複用資料總線。1553B資料總線标準是20世紀70年代由美國公布的一種串行多路資料總線标準。1553B總線能挂31個遠置終端,1553B總線采用指令/響應型通信協定,它有三種終端類型:

BC:總線控制器, bus controller

RT:遠端終端,remote terminal

BM/MT: 總線螢幕,bus monitor terminal

資訊格式有BC到RT、RT到BC、RT到RT、廣播方式和系統控制方式;傳輸媒介為屏蔽雙絞線,1553B總線耦合方式有直接耦合和變壓器耦合;1553B總線為多備援度總線型拓撲結構,具有雙向傳輸特性,其傳輸速度為1Mbps傳輸方式為半雙工方式,采用曼徹斯特碼進行編碼傳輸。采用這種編碼方式是因為适用于變壓器耦合,由于直接耦合不利于終端故障隔離,會因為一個終端故障而造成整個總線網絡的完全癱瘓,是以其協定中明确指出不推薦使用直接耦合方式。

2.特點

一.是實時性好,1553B總線的資料傳輸率為1Mbps,每條消息最多包含32個字,傳輸一個固定不變的消息所需時間短。資料傳輸速率比一般的通訊網高。

二.是合理的差錯控制措施和特有的方式指令,為確定資料傳輸的完整性,1553B采用了合理的差錯控制措施――回報重傳糾錯方法。當BC向某一RT發出一個指令或發送一個消息時,終端應在給定的響應時間内發回一個狀态字,如果傳輸的消息有錯,終端就拒絕發回狀态字,由此報告上次消息傳輸無效。而特有的方式指令不僅使系統能完成資料通訊控制任務,還能檢查故障情況并完成容錯管理功能。

三.是總線效率高,總線形式的拓撲結構對總線效率的要求比較高,為此1553B對涉及總線效率名額的某些強制性要求如指令響應時間、消息間隔時間以及每次消息傳輸的最大和最小資料塊的長度都有嚴格限制。

四.是具有指令/響應以及“廣播”通訊方式,BC能夠以“廣播”方式向所有RT發送一個時間同步消息,這樣總線上的所有消息傳輸都由總線控制器發出的指令來控制,相關終端對指令應給予響應并執行操作。這種方式非常适合集中控制的分布式處理系統。但1553B 總線價格高昂,限制了它在工業領域的普遍性應用。

3.消息傳輸機制

1553B總線上的資訊是以消息(Message)的形式調制成曼徹斯特碼進行傳輸的。每條消息最長由32個字組成,所有的字分為三類:指令字、資料字和狀态字。每類字的長度為20位,有效資訊位是16位,每個字的前3位為單字的同步字頭,而最後1位是奇偶校驗位。有效資訊(16位)及奇偶校驗位在總線上以曼徹斯特碼的形式進行傳輸,傳輸一位的時間為1us(即碼速率為1MHz)。同步字頭占3位,先正後負為指令字和狀态字,先負後正為資料字。  

  在這三種類型的字中,指令字位于每條消息的起始部分,其内容規定了該次傳輸的具體要求。狀态字隻能由RT發出,它的内容代表RT對BC發出的有效指令的回報。BC可以根據狀态字的内容來決定下一步采取什麼樣的操作。資料字既可以由BC傳輸到某RT,也可以從某RT傳輸至BC,或者從某RT傳輸到另一RT,它的内容代表傳輸的資料。

   1553B總線上消息傳輸的過程是:總線控制器向某一終端釋出一個接收/發送指令,終端在給定的響應時間範圍内傳回一個狀态字并執行消息的接收/發送。BC通過驗收RT回答的狀态字來檢驗傳輸是否成功并做後續的操作。

  消息是構成1553B總線通訊的基本機關,如果需要完成一定的功能,就要将多個消息組織起來,形成一個新的結構叫做幀(Frame)。幀的結構見圖2。在圖中,完成一個消息的時間稱為消息時間,兩個消息之間的間隔稱為消息間隔時間,完成一個幀的時間稱為幀時間。在實際應用中這三種時間都是可以通過程式設計設定的。

4.硬體接口設計方案

一.協定轉換晶片+DSP

1553B總線介紹及其硬體方案設計

采用1553B協定轉換子產品晶片,該協定晶片采取并口通訊的方式傳給CPU,防止占用CPU資源,采用FPGA+1553B協定晶片的方式處理1553B協定,FPGA和DSP之間采用序列槽通信。FPGA選型和1553B協定轉換晶片的選型應該保持IO電平一緻,可以節省一塊電平轉換晶片,進而節省硬體資源。國内主要的FPGA廠商深圳國微是國内開展微處理器、可程式設計器件的主要研制、開發機關,已有系列化的可程式設計器件産品,可通過改進設計實作國産化替代。

二.SoC方案

1553B總線介紹及其硬體方案設計

PCI 總線接口的 1553B 多路資料總線接口子產品簡稱 PMCMBI 模 塊, PMC-MBI 模 塊 片 上 系 統 HKS1553BCRT 實 現, 該

系 統 内 部 含 有 ARM 處 理 器, 并 具 有 RTC 實 時 時 鐘 電 路,1553B總線收發電路, 1553B 總線解碼分析、串并轉換功能,HKS1553BCRT 内 部有 雙 端 口 存 儲 器, 作 為 MBI 模 塊 收 到 的1553B 資料和系統主機共享使用。 PMC-MBI 子產品設計和主機的接口為 PCI 總線,系統主機通過 PCI 總線初始化和驅動 MBI 子產品工作 。

繼續閱讀