1553B總線控制器設計與調試

1 引言
1553B總線是美國軍用標準MIL-STD-1553B定義的一種串行總線的傳輸形式。由美國于20世紀70年代提出，總線的組成包括一個總線控制器（BC），若干個（最多31個）遠程終端（RT），如果需要的話還可以加上負責監視總線信息的總線監視器（BM），1553B總線通訊之所以得到如此廣泛的應用，就是其具有以下特點：
（1）強調實時性，1553B的傳送速率為1Mb/s，傳輸速率快。
（2）1553B總線按指令/響應的方式異步操作，即總線上所有的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回答并執行操作。這種方式非常適合集中控制的分布式處理系統。
（3）1553B總線是雙冗余的傳輸線，總線都是雙備份的，如果總線通訊不通，系統將會根據BC初始化時候的設定自動選擇通訊重試，增強了系統的可靠性。
總線控制器是總線信息通訊的發起者和組織者，因此對BC控制的好壞將直接影響到總線通訊的質量。
2 總線的控制方法設計
總線控制器是總線信息通訊的發起者，同時總線上所有信息的傳輸又均由BC來控制和激勵，其簡單的通訊過程為：BC向RT（或多個RT）發送一個發送或者接收指令，如果為接收指令，指令后會攜帶需要RT接收的數據字，RT接收到命令字后，在給定的相應時間范圍內返回一個狀態字，并執行相應動作。如果為發送指令，RT只需接收BC發送的數據字，然后返回狀態即可。
在1553B總線上通訊的信息多種多樣，所以針對不同的背景要有不同的總線設計方法，對于結構單一、數據量較少系統，總線上數據的活動不是很頻繁，可以采取比較簡單的方法：對周期性傳輸的消息采用固定周期來定時傳輸，對一次性消息采用命令插入的方式，要求RT返回數據的采用查詢方式向RT的子地址下達命令字來獲取數據。
如果通訊比較復雜，甚至有多個RT時，這時再采用上面的方式就使得BC需要同時發送大量命令字來查詢多個RT的子地址，這樣勢必給通訊帶來沉重負擔，因此可以采用另外一種矢量字方式，將發送消息的主動權交還給發送方（RT），具體的實現方法就是：RT在接收到BC的命令之后，完成相應動作（例如自檢），動作完成后將數據字寫到相應的子地址BUF中，然后按照協議構造矢量字，再把矢量字發送到RT的0/31號子地址（只能是0或31號子地址），BC在發送完一次性消息后就可以向0/31號字地址發命令字，然后讀得該子地址內存放的矢量字，然后根據協議解析矢量字，從而向從矢量字中得到的子地址發送命令，從而得到BC想要得到的RT數據。這樣處理既可保證通訊數據量明顯較小，又可以保證消息傳輸實時性，同時又使軟件的設計具有更多的靈活性。
為了保證1553B通訊能夠適應更多更復雜的情況，BC還提供了很多特殊的功能給用戶，使用戶可以根據自己的需求來使用這些特殊功能，以滿足特殊的系統要求：
（1）自動重試：BC進行初始化的時候可以進行設定，根據需求來設定BC的重試條件。
（2）動態總線控制：總線控制器向一個有執行總線控制能力的遠程終端發送一個轉讓控制的指令字，如果遠程終端接受總線控制，總線控制權就交給了這個遠程終端。
（3）啟動自檢測：總線控制器可以用指令使遠程終端激活其內部的自檢電路。
3 總線控制器的軟件設計
由于BC在總線上面的特殊性，其軟件設計的好壞將直接影響整個系統通訊的流暢、可靠，軟件設計歸結起來有以下幾個注意的地方：
（1）中斷方式的選擇：對于總線消息而言，都是總線控制器將這些消息組織成一個一個的總線幀來傳輸的，一幀也就是平時說的一個總線周期。在設計軟件中斷時可以采用單個消息觸發一次中斷，也可以選擇一個總線周期進一次中斷，當然最快的就是單個消息就進入中斷，這樣可以保證每個消息結束后就能夠馬上得到處理，實時性好。但是每條消息都執行中斷程序無疑對軟件運行效率也是有影響的，所以減少中斷次數對軟件系統還是有利的，但是減少進中斷次數又是以犧牲系統實時性為代價的，兩者相比較筆者建議如果通訊數據量不是很大的情況下盡量采用單條消息中斷的方式，同時盡量簡化中斷程序執行的代碼，提高程序的效率。如果有多個RT且數據量很大，可以考慮一個周期進行一次中斷。