基于PCI接口的1553B總線控制軟件設(shè)計

摘 要： 1553B總線因具有高可靠性而廣泛應(yīng)用于機載設(shè)備，為使用1553B總線完成電調(diào)濾波器設(shè)備的調(diào)試、維修及檢驗工作。在此通過對1553B總線技術(shù)的研究，以Condor公司的PCI?1553板卡和普通臺式機作為硬件平臺，在VB 6.0環(huán)境下采用調(diào)用動態(tài)鏈接庫方式實現(xiàn)了電調(diào)濾波器的1553B通信系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)了設(shè)備的全部控制功能。經(jīng)長時間使用及驗證，軟件工作穩(wěn)定，解決了設(shè)備在地面性能檢測的實際問題，該程序設(shè)計方法縮短了開發(fā)時間且具有擴充性，通過簡單擴展即可實現(xiàn)其他1553B總線接口設(shè)備的控制。

關(guān)鍵詞： 1553B； PCI?1553； VB 6.0； 動態(tài)鏈接庫

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）24?0047?03

Design of 1553B bus control software based on PCI interface

WU Yun?zhong

（AVIC Shaanxi Aircraft Industry （Group） Co.， Ltd.， Hanzhong 723213， China）

Abstract： 1553B bus is widely used in airborne equipments due to its high reliability. In order to use 1553B bus to accomplish the debugging， repair and inspection of electrical tuning filters， based on the research of the 1553B bus technology， PCI?1553B card of Condor Company and common desktop computer were taken as the hardware platform， the 1553B communication system design of the electrical tuning filter was realized by calling the mode of dynamic link library in the VB 6.0， and all the control functions of the device were achieved. The software works stable in long?term running and verification. It solved the problem of performance testing on the ground. The programming method shortened the development time. It has expandability. Through simple extension it can realize the control for other 1553B bus devices.

Keywords： 1553B； PCI?1553； VB 6.0； dynamic link library

0 引 言

1553B總線是美國軍用標準MIL?STD?1553B所定義的一種串行數(shù)據(jù)傳輸總線，該標準對總線的結(jié)構(gòu)布局、數(shù)據(jù)傳輸方式等進行了嚴格的定義，廣泛用于航空、航天和軍用場合的多終端之間的數(shù)據(jù)傳輸，具有實時性好、抗干擾能力強、冗余備份、易于擴展等優(yōu)點，是一種確定的、可靠的、命令/響應(yīng)式數(shù)據(jù)通信標準[1]。

電調(diào)濾波器是中心頻率可以改變的帶通濾波器，其中心頻率由超短波電臺的控制并保持一致，在無線電系統(tǒng)的射頻鏈路中起到濾波作用，提高系統(tǒng)的電磁兼容能力。電調(diào)濾波器的控制接口采用1553B形式，在電調(diào)濾波器調(diào)試、實驗、檢驗階段需要通過1553B總線對電調(diào)濾波器進行相應(yīng)控制，完成檢測功能，因此急需開發(fā)基于1553B接口的電調(diào)濾波器控制軟件。針對電調(diào)濾波器設(shè)備性能測試的具體需求，本文首先對1553B總線協(xié)議進行了簡單介紹，利用PC計算機和PCI接口的1553B板卡為硬件平臺，在Visual Basic 6.0編程環(huán)境下完成了基于1553B接口的電調(diào)濾波器控制軟件程序設(shè)計。經(jīng)實際使用，達到了預(yù)期的設(shè)計目標。

1 1553B總線

1.1 總線概述

1553B總線是20世紀70年代由美國軍方和政府公布的一種串行多路數(shù)據(jù)總線標準，它規(guī)定了飛機內(nèi)部數(shù)字式的命令/響應(yīng)時分制多路數(shù)據(jù)總線的技術(shù)要求，同時規(guī)定了多路總線的操作方式和總線上的信息流的格式規(guī)范，是目前世界軍用飛機中應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，由于其高度的可靠性和靈活性，目前在在機載、艦載及地面武器設(shè)備中也得到了廣泛的應(yīng)用，并逐漸應(yīng)用到民用領(lǐng)域[2]。

1553B總線系統(tǒng)主要包括終端模塊、耦合器、電纜、電纜連接器、終端匹配器等，它們通過兩根冗余電纜連接，最多可掛接32個終端。在總線通信過程中一條總線工作，另一條總線則處于熱備份狀態(tài)；總線耦合有直接耦合與變壓器耦合兩種方式。典型的1553B通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 1553B通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

與總線系統(tǒng)聯(lián)接的終端按作用可分為總線控制器BC、遠程終端RT和總線監(jiān)控器BM。BC是在總線上惟一建立和啟動數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的控制終端；RT是數(shù)據(jù)總線上用戶子系統(tǒng)終端，它在BC的控制下接收或發(fā)送總線數(shù)據(jù)，只有當總線控制器發(fā)出命令后，遠程終端才能做出響應(yīng)，也即遠程終端永遠是被動的，即使它想給BC或其他RT發(fā)信息。BM監(jiān)控總線上的信息傳輸，并能對總線上數(shù)據(jù)進行記錄和分析，器本身不參與總線通信。每個終端被分配了惟一的總線形式，各終端之間信息傳輸方式有：BC?RT、RT?BC，RT?RT，廣播方式和系統(tǒng)控制方式等[3]。

1.2 1553B總線通信

1553B總線的信息格式采用曼切斯特Ⅱ型編碼，半雙工工作方式。信號以串行數(shù)字脈沖編碼調(diào)制形式在數(shù)據(jù)總線上傳輸，一個正脈沖繼之一個負脈沖為邏輯1，一個負脈沖繼之一個正脈沖則為邏輯0。在總線上傳輸?shù)挠?種類型的字：命令字、狀態(tài)字和數(shù)據(jù)字。每種字的字長為20位，有效信息位是16位，每個字的前三位為同步字頭，最后一位為奇偶校驗位。有效信息（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。同步字頭占三位，或先正后負（命令字、狀態(tài)字）或先負后正（數(shù)據(jù)字），正/負電平各占1.5 μs。由于系統(tǒng)的類型不同，可辨別出命令字和狀態(tài)字，命令字由現(xiàn)行的總線控制器發(fā)出，而狀態(tài)字總是由遠程終端RT發(fā)出。信息字的詳細格式如圖2所示。

1553B消息是指由命令字、狀態(tài)字、若干個數(shù)據(jù)字（字數(shù)從0～32不等）及狀態(tài)字間隔在內(nèi)組成的傳輸序列，每個消息中命令字和狀態(tài)字是必須的且僅有一個。如果需要完成一定的功能，就要將多個消息組織起來，形成一個新的結(jié)構(gòu)叫作幀[4?5]。

1553B總線上消息傳輸?shù)倪^程是：由總線控制器向某一終端發(fā)布一個接收/發(fā)送指令，終端在給定的響應(yīng)時間內(nèi)發(fā)回一個狀態(tài)字并執(zhí)行消息的接收/發(fā)送。BC通過驗收RT發(fā)出的狀態(tài)字、數(shù)據(jù)字來檢驗傳輸是否成功并作后續(xù)的操作。

圖2 1553B字格式

2 基于PCI接口的1553B控制程序設(shè)計

2.1 硬件平臺設(shè)計

目前，采用計算機加PCI接口的1553B板卡是實現(xiàn)1553B模擬通信控制的主要方案，很多國外老牌廠家提供多種PCI接口的1553B板卡產(chǎn)品，并且提供相應(yīng)的高級應(yīng)用程序接口函數(shù)（API），可以同時實現(xiàn)多通道的BC，BM，RT功能，該種方案可以利用普通計算機的PCI接口進行程序設(shè)計，其設(shè)計靈活，軟件開發(fā)時間短，具有較好的成本優(yōu)勢和易用性，可以很容易實現(xiàn)。本方案中采用美國Condor公司的PCI接口的1553B板卡及計算機為硬件平臺。

2.2 控制軟件設(shè)計

軟件基于Windows XP操作系統(tǒng)，采用Visual Basic 6.0語言編寫[6]。其主要功能是：產(chǎn)生并發(fā)送滿足傳輸格式的數(shù)據(jù)；接收、處理濾波器回傳的信息；工作狀態(tài)等內(nèi)容顯示與更新。Condor公司提供了busapi32.dll的動態(tài)鏈接庫，借助DLL能很容易調(diào)用API的內(nèi)部函數(shù)，實現(xiàn)應(yīng)用程序的二次開發(fā)；使用動態(tài)鏈接庫首先需要聲明調(diào)用的函數(shù)，因為本程序采用傳值方式，因此函數(shù)聲明時在參數(shù)前加上ByVal關(guān)鍵字。并利用關(guān)鍵字Sub將其聲明為過程或者關(guān)鍵字Function將其聲明為函數(shù)，所有函數(shù)在使用前均需要聲明，例如：

Declare Function BusTools_BC_AperiodicRun Lib \"busapi32.DLL\" （ByVal cardnum， ByVal messageid， ByVal Hipriority， ByVal WaitFlag， ByVal WaitTime） As Long定義了BusTools_BC_AperiodicRun（）函數(shù)的相關(guān)參數(shù)。

然后在應(yīng)用程序中建立API_BC_MBUF結(jié)構(gòu)體。該結(jié)構(gòu)體包含1553B的相關(guān)數(shù)據(jù)消息格式，其中主要有1553B中的命令字、狀態(tài)字、數(shù)據(jù)字信息，通過設(shè)置不同的命令字實現(xiàn)不同的功能（收發(fā)，BC/BM/RT設(shè)置），采用讀取狀態(tài)字確認1553B是否工作正常，數(shù)據(jù)字可以是發(fā)送的或者回傳。因此，通過設(shè)置不同的消息號以及不同的命令字、狀態(tài)字、數(shù)據(jù)字，可以實現(xiàn)不同的指令集合完成設(shè)備的全部功能。

Type API_BC_MBUF

messno As Integer ′消息號

control As Integer ′總線控制字

messno_next As Integer ′上一個消息號

messno_prev As Integer ′下一個消息號

mess_command1 As Integer ′1553B命令字

mess_command2 As Integer ′1553B命令字

mess_status1 As Integer ′1553B狀態(tài)字

mess_status2 As Integer ′1553B狀態(tài)字

data（32， 1） As Integer ′1553B數(shù)據(jù)字

data_value As Integer ′1553B數(shù)據(jù)字

End Type

程序工作流程包括板卡初始化，指令集合的建立，命令數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，程序異常的處理。

首先是PCI?1553B板卡的初始化過程，包括調(diào)用BusTools_API_InitExtended（） 函數(shù)實現(xiàn)板卡的初始化工作，初始化完成后可以通過調(diào)用BusTools_GetRevision（） 獲取板卡的相關(guān)版本號，然后通過BusTools_BM_Init（），BusTools_RT_Init（）， BusTools_BC_Init（）三個函數(shù)實現(xiàn)板卡的BM、RT、BC的工作模式初始化，并通過BusTools_SetInternalBus（）函數(shù)設(shè)置內(nèi)部總線，最后調(diào)用BusTools_BC_MessageAlloc（）分配BC的使用內(nèi)存值。

其次，將mess結(jié)構(gòu)體對應(yīng)的消息號、命令字、狀態(tài)字、數(shù)據(jù)字等變量進行修改，通過BusTools_BC_MessageWrite（gBoard， n， mess）函數(shù)將不同的命令寫入到對應(yīng)的消息號上去（變量n與mess結(jié)構(gòu)體中的消息號一致）。調(diào)用BusTools_BC_StartStop（）函數(shù)開啟BC寫入功能。重復(fù)該步驟完成指令集合的建立。最后，通過BusTools_BC_AperiodicRun（）將預(yù)先設(shè)置好的消息通過總線發(fā)送出去，濾波器接收到指令后執(zhí)行相應(yīng)動作并回傳信息，在需要讀取數(shù)據(jù)時調(diào)用BusTools_BC_MessageRead（）函數(shù)讀取設(shè)備的返回狀態(tài)及數(shù)據(jù)信息。并根據(jù)狀態(tài)信息以及數(shù)據(jù)信息對顯示界面進行相應(yīng)處理。

電調(diào)濾波器的主要工作命令有自檢命令、頻率設(shè)置命令，其相應(yīng)的工作流程圖如圖3所示，程序運行時的主界面如圖4所示，程序工作時首先設(shè)置電調(diào)濾波器的1553B地址以及濾波器類型，然后初始化1553B板卡，成功后顯示板卡的相關(guān)信息，自檢、設(shè)置按鈕發(fā)送自檢、頻率設(shè)置命令，通過讀取回傳信息可以顯示當前的工作頻率及狀態(tài)，并能顯示相應(yīng)的故障類型以及工作方式。

圖3 自檢及發(fā)送頻率的工作流程圖

圖4 程序運行界面

3 結(jié) 語

本文通過對1553B總線技術(shù)的研究，采用調(diào)用高級語言調(diào)用動態(tài)鏈接庫的方法，以PC機和PCI接口的1553B板卡為硬件平臺，在VB 6.0環(huán)境下設(shè)計了電調(diào)濾波器控制程序，經(jīng)過多次使用及驗證，軟件工作穩(wěn)定，功能完善，很好地解決了設(shè)備地面維修保障的實際困難，同時該方法具有通用性，通過修改相應(yīng)的軟件應(yīng)用程序接口，可用于其他設(shè)備的1553B接口通信測試中。

參考文獻

[1] 佚名.MIL?STD?1553B飛機內(nèi)部時分制指令/響應(yīng)式多路傳輸數(shù)據(jù)總線[S].美國軍用標準，1978.

[2] 羅志強.航空電子綜合化系統(tǒng)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990.

[3] 支超有，唐長紅.機載數(shù)據(jù)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.

[4] 張曉斌，周舢，李士杰，等.基于1553B總線的先進飛機電氣系統(tǒng)遠程終端的仿真[J].測控技術(shù)，2006，25（1）：52?55.

[5] 侯青劍，繆棟.1553B總線及其在測控網(wǎng)路中的實現(xiàn)[J].計量與測試技術(shù)，2005，32（3）：24?26.

[6] 楊本倫.Visual Basic開發(fā)技術(shù)大全[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.