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某投放盒中1553B总线BC模式设计与实现


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研发设计
esearch and Development

某投放盒中 1553B 总线 BC 模式设计与实现
奚国权 曾 辉 杨 芳
(中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471009)

文章旨在设计出一种符合 1553B 通信协议 BC 模式的方案,以实现某型投放装置接收载机指令并转换 摘要 : 为 1553B 总线指令最终实现投放逻辑。整个系统是以 DSP 最小系统加上 1553B 总线协议芯片 BU-61580 为 硬件平台设,根据 BU-61580 在 BC 模式下的访问时序设计出 DSP 访问 BU-61580 芯片控制引脚的连接关 系及 DSP 访问 BU-61580 所需的全部控制信号,文末对 BU-61580 寄存器工作在 BC 模式下的设置做了简 要介绍。本设计方法已在某投放盒设计中验证实现,并取得良好效果。 1553B ; DSP 最小系统 ; BU-61580 关键词 : TH873 A    文章编号 : 1009-2374-(2011) 18-0005-04 中图分类号 :    文献标识码 :

Design and Implementation of 1553B communication protocol BC modebased on BU-61580
Xi Guoquan, Zeng Hui,Yang Fang
(China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009,China)

This paper aims to design a kind of 1553B communication protocol BC model play achieving logic of a Abstract : certain type delivery device which accepts carrier instruction set and converters it to 1553B bus command .The whole system is based on hardware platform with DSP minimum system and 1553B protocol chip BU-61580,designing the connecting relationship among the control pins of BU-61580 chip and all recessary control signals for DSP accessing BU-61580 according to access timing under BU-61580 BC model , the end of paper gives a brief introduction of register ser under BU-61580 working BC model . This design method has been verified and realized , and achieved good results . 1553B ; DSP minimum system ; BU-61580 Keywords :

现代航空电子综合化系统通常采用MIL-STD-1553B 多路传输数据总线通信系统,该通信标准已成为国际 公认的用于军用平台集成的卓越网络标准。从大型运 输舰、空间补给站、轰炸机到各种战略战斗机,以及 直升飞机,都有其应用,它甚至用于导弹系统以及用 作飞行器和导弹之间的基本通讯单元。 1553B标准采用集中控制指令响应式通信协议, 1553B总线控制器全面负责总线消息传输、流量控

制、差错控制和网络管理,因而总线控制器是多路传 输总线通信网中最核心和重要的终端,其性能好坏和 可靠性高低直接关系到航空通信系统的整体性能。本 系统硬件选择的是DDC公司的1553B总线协议芯片BU61580。BU-61580是目前能够采购到的最先进的1553B 总线协议芯片,它实现了所有MIL-STD-1553B消息格式 和双冗余模式代码,该协议逻辑自动进行复杂的错误 检测、字格式的有效性以及各种传输的错误检查。

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一、 1553B 总线 BC 模式
MIL-STD-1553B是一种内部时分复用,命令/响应 式军用航空数据总线标准。1553B总线为多冗余度总线 型拓扑结构,传输速度为每秒1M比特,字的长度为20 个比特,数据有效长度为16个比特,信息量最大长度 为32个字,传输方式为半双工方式,传输协议为命令 /响应方式,故障容错有典型的双冗余方式;消息格式 有BC到RT,RT到BC,RT到RT,广播方式和系统控制方 式;终端类型有总线控制器(BC)、远程终端(RT) 和总线监视器(MT),能接31个远程终端。本文所讨 论的主要是1553B协议中总线控制器(BC)模式架构, 它被赋予总线上信息传输初始化任务的终端。总线控 制器的主要功能是为总线上所有的传输提供数据流控 制,是系统中唯一的通信源。

2.按地址写BU-61580的寄存器或存储器,产生 BCSEL逻辑信号,使BCSEL信号为低有效。 3.判BCMWR信号,只有BCMWR信号为高时,才可进 行第4步,否则等待。 4.读固定地址,产生IOEN信号,将BU-61580(BC 模式)的数据读入CPU。 5.在访问固定地址堆栈后,设计逻辑使BCSEL信 号为高,完成一次读过程。其时序如图2所示:
BCREADY

BCSEL

BCMWR

IOEN

二、 BU-61580 硬件设计
(一) BU-61580(BC 模式) 的访问过程 系统采用了非零等待工作方式,BU-61580(BC模 式)发生冲突时所需待的时间又大于ISA所规定的最长 等待时间,因此CPU不能像访问一般存储器那样访问 BU-61580(BC模式),而必须按规定的过程访问,才 能保证访问的正确性。 (二) BU-61580(BC 模式) 的写过程 BU-61580(BC模式)的写过程必须按以下过程 进行: 1.BCREADY信号为高时,才可进行第2步,否则等 待。 2.按地址写BU-61580的寄存器或存储器,产生 BCSEL逻辑信号,使BCSEL信号为低有效。 3.判BCMWR信号,只有BCMWR信号为高时,才可进 行第4步,否则等待。 4.在访问固定地址堆栈后,设计逻辑使BCSEL信 号为高,完成一次写过程。其时序如图1所示:
图 3 BU-61580 芯片控制引脚接线图
BCREADY

图 2 BU-61580(BC 模式) 的读过程

(四) BU-61580 芯片控制引脚连接方式 BU-61580(BC模式)的控制引脚指除数据、地 址、电源引脚之外的其他引脚。控制引脚的接法不 同,BU-61580的工作状态也就不同。作为BC时,用户 可根据系统要求进行设置,如图3所示:

(五) 控制信号译码部分的设计 该部分电路由2片GAL20V8B芯片实现。其作用是 产生CPU访问BU-61580所需的全部控制信号。如图4所 示。其控制信号定义见表1:

BCSEL

BCMWR

图 1 BU-61580(BC 模式) 的写过程

(三) BU-61580(BC 模式) 的读过程 BU-61580(BC模式)的读过程必须按以下过程进 行: 1.BCREADY信号为高时,才可进行第2步,否则等 待。
图 4 控制信号译码电路实现
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表 1 控制信号定义

4K×16位RAM就处在该地址空间。通过对这些寄存器和 RAM的访问,可实现BU-61580的所有功能。各寄存器的 功能如下: 1.Interrupt Mask Register(中断屏蔽寄存器, 地址:00H,R/W)。 这个寄存器可在不同情况下,使能或屏蔽相应中断 请求。 2.Configuration Register #1、#2(配置寄存 器1,2,地址分别为:01H、02H,皆为R/W)。 这两个寄存器可选择BU-61580的操作方式(BC、 RT、MT),控制RT的状态字位,选择工作的存贮区, 选择RT的存贮管理方式(单消息、循环缓冲、双缓 冲)及控制时间标志操作等。 3.Start/Reset Register(起动/复位寄存器, 地址:03H,W)。

GAL20V8B的内部编程逻辑为: 2D11的编程逻辑 !WR、!DS、A15、A14、A13、A12、!BCMEM、 SPISIMO、SPISOMI !BCMEIN、!BCSEL1、!DATACS、BCMER、!DATAOE BCSEL1=DS & A15 &! A14 & !A13;(选中 0x8000~0x9FFF空间) BCMER = !A12; BCMEIN = (TEMPBC & !A12 ) # BCMEM 2D12的编程逻辑 !BCMOUT、!BCMOE、!BCDTREQ、!BCSEL1、!BCDTACK、 !BCIOEN1 BCMEM BCSEL BCIOEN READY !BCREADY、!BCMEM、!BCSEL、!BCDTGRT、!B = BCMOUT; = BCSEL* & !BCDTACK ; = BCIOEN* & !BCDTACK ; = BCREADY # !BCSEL1 。 CIOEN、READY

这是一个命令型寄存器,可作为BC/MT起动、中断 复位、时间标志复位、时间间隔寄存器测试等。 4.BC/RT Command Stack Pointer Register (BC/RT命令堆栈指针寄存器,地址:03H,R)。 在BC或RT模式下,允许主处理器访问当前或最近的 消息的指针地址。 5.BC Control Word/RT Subaddress Control Word Register(BC控制字/RT子地址控制字寄存器, 地址:04H,R/W)。 (1)BC方式这个寄存器作为BC控制字寄存器可选 择工作的总线、消息格式、离线自测试、状态字的屏 蔽、重试、错误处理等功能。 (2)RT方式这个寄存器作为RT子地址控制字寄存 器可选择存贮器管理方式(单消息、循环缓冲、双缓 冲)及中断等功能。 6.Time Tag Register(时间标志寄存器,地址: 05H,R/W)。 这个寄存器保留着实时时钟的值。该时间标志寄存 器也可以被外部晶振驱动。在BC、RT或MT模式下,在 消息传输过程中,此寄存器的值是不断写入RAM堆栈区 的。它可编程为2,4,8,16,32,64 us/LSB。 7.Interrupt Status Register(中断状态寄存 器,地址:06H,R)。 中断状态寄存器为中断屏蔽寄存器的映像,并包含 有一个主中断控制位,对它进行一次读操作,主机便 可知道中断源。 8.Configuration Register #3,#4,#5(配置寄 存器3、4、5,地址分别为07H、08H、09H,皆为R/W)。 这三个寄存器,通过对它们的编程,可使BU61580具有增强型方式,在增强方式下,BC/RT/MT可获 得更多、更先进的一些性能。 9.Data Stack Address Register(数据堆栈地
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BCDTGRT = BCDTREQ & !BCSEL ;

三、寄存器简述
BU-61580提供BC/RT/MT功能,器件内部集成了两 个收发器、协议逻辑电路、存储器管理电路、CPU接口 电路、带缓冲器的4K RAM;具有多种灵活操作功能, 可脱离主机独立运行,能确保数据的连贯性,并能支 持数据块传输。BU-61580的强大功能简化了1553B总线 接口终端复杂协议逻辑的软件设计过程,其软件设计 技术重点为对于BU-61580的系统初始化配置,无需过 多关注1553B总线的底层传输的设计。 (一) 内部寄存器功能简介 BU-61580对主机处理器的软件接口包括17个用于 完成一般操作的内部功能寄存器,8个测试寄存器,以 及64K×16位的共享存储器地址空间。BU-61580的内部

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址寄存器,地址:0AH,R/W)。 在MT方式下,寄存器的内容为现行消息字的地址指 针。 10.Frame Time Remaining Register(帧时间剩 余寄存器,地址:0BH,R)。 在BC方式下,寄存器的内容为现行BC帧的剩余时 间,精度l00us/LSB。 11.Message Time Remaining Register(消息时 间剩余寄存器,地址:0CH,R)。 该寄存器的内容为现行消息字到下一消息开始前的 剩余时间,精度为1 us/LSB。 12.BC Frame Time/RT Last Command/MT Trigger Word Register BC(BC帧时间IRT最后命令字 /MT触发字寄存器,地址:0DH,R/W)。 (1)在BC方式下,这个寄存器在帧自动重复方式 下,可编程帧的时间为100us/LSB,最大可达6.55秒。 (2)在RT方式下,这个寄存器存放的是当前或最 近接收到的1553B命令字。 (3)在MT方式下,这个寄存器可指定一个16位触 发命令字。 13.RT Status Register RT(状态字寄存器,地 址:0EH,R)。 在RT方式下,寄存器的内容为RT的状态字。 14.RT BIT Word Register (RT的BIT字寄存器, 地址:0FH,R)。 在RT方式下,寄存器的内容为RT的自测试字。 15.Test Mode Register0~7 (测试模式寄存器 0~7,地址:10H开始,R)。 这些寄存器是用来方便生产或维护测试61580芯片 的。 (二) 寄存器的组织 BU-61580 在BC模式典型的内部存储器组织见表 2。两个堆栈指针位于RAM地址空间的固定区域。除堆 栈指针之外,在BC内存组织中,还有几个RAM区域所占 用的地址空间是固定的。包括区域A和B的查询表、非 法化查询表、忙状态查询表、选择的模式命令中断查 询表以及方式命令数据表。

表 2 典型的 BC 存储器组织 (仅示出 4K RAM)

四、结论
本文给出的1553B协议总线控制器BC的实现方法, 在机载军用产品设计上得到了应用实现,产品已完成 首批演示验证,取得了良好的效果。
参考文献 (MIL[1] 飞机内部时分制指令 / 响应多路传输数据总线 STD-1553B) [S]. [2] 航空航天部第三零一研究所.多路传输数据总线应用手 册 (MIL-HDBK-1553) [Z].1988. [3] 林强, 熊华钢, 张其善.DSP 在 1553 总线接口技术中的应 用 [J].微计算机应用, 25(3) . [4] 马捷中, 陆艳洪, 翟正军.1553B 总线控制器和远程终端软 件设计 [J].测控技术, 2003, 22(2) . [5] 刘桂山, 胡军程.1553B 总线信息流设计 [J].北京理工大 学学报, 2003, 23(3) . [6] 陈金鹰, 等. DSP 技术及应用 [M]. 北京: 机械工业出版社, 2005. 奚国权 (1976-) , 男, 湖北人, 供职于中国空空   作者简介: 导弹研究院, 研究方向: 导弹发射控制技术。 (责任编辑: 周加转)

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