机载PD火控雷达系统1553B总线驱动层与传输层软件界面分析

时间:2013-04-13来源:网络

  状态区——状态区是双口区数据结构中的首要环节,驱动层软件通过状态区设置MBI板工作状态,控制传输层软件工作。传输层以特定单元查询方式获得驱动层控制命令,并将执行结果返回状态区,驱动层根据传输层反馈信息获得总线系统工作状况。表1列出了状态区的详细数据内容。

表1 总线状态区内容

控制方向状态字名称功  能
驱动层传输层工作方式字定义MBI板BC/RT方式
终端(RT)号码置RT地址号
总线通讯表地址标识子系统总线通讯表首址
工作状态标志字 控制MBI板工作状态
传输层驱动层故障标志字MBI板自检返回信息
传输故障标志字说明故障消息块
终端故障字说明RT故障
中断标志字说明中断性质
MBI命令执行标志字说明MBI执行命令状态
矢量字存放RT矢量字

  状态区中的数据单元分为驱动层对传输层的控制指令和传输层向驱动层的反馈状态两大类,其中工作方式字用于定义MBI板作为BC或RT;终端号码仅对RT有效,它标识RT的终端地址号,同一总线系统中任两个RT节点不能有相同的地址号;总线通讯表地址用于标识总线通讯表的首地址,其长度则由通讯表内部的结束标志确定;工作状态标志字是状态区中动态变化较多的数据单元,它用于控制MBI的工作状态,如初始化、自检测、启动数据传输和停止工作等;故障标志字是传输层软件反馈的MBI板自检信息,它主要包括MBI板上的器件故障信息;传输故障标志字给出在传输过程中发生故障的消息块在总线表中的首地址,此标志字仅对BC有效;终端故障字给出在传输过程中发生故障的RT地址及相应的故障标识,此标志字也仅对BC有效;中断标志字是MBI板在向宿主机发出中断前置入的标识信息,主要用于说明此中断的性质;MBI命令执行标志字是传输层执行驱动层命令后返回的结果信息,内容包括完成、超时、通讯错误等;矢量字用于动态总线调度,它标明请求加入传输的消息块号,使用此机制可以节省正常的总线通讯开销。
  总线表——总线通信表具有总线表和通信表两种不同的形态,其中总线表是在BC上根据系统应用任务需求构造,用于管理和组织系统中各节点间有效的数据传输〔2〕。总线表是一个环形结构(图4),它由所有通过总线传输的消息块的命令组组成,每一命令组共8个字,其中首指针就是该命令组的首地址的偏移量;控制字包含了消息传输状态、消息剪裁标志(SKIP)、重试标志、传输方向标志、延迟时标等控制信息;命令字1是接收方RT的地址号、消息子地址号、消息长度等信息的组合,命令字2则是发送方RT的地址号、消息子地址号、消息长度等信息的组合,当发送或接收方有一个为BC时,相应的接收或发送命令置0;数据表指针只对RT与BC之间的传输有效,它标识此消息块在BC双口区内的地址;状态字1和状态字2分别对应于命令字1和命令字2,用于反馈RT执行该消息传输的结果状态,内容包括消息出错位、子系统忙位等;尾指针指向下一命令组的首址,特别是最后一个尾指针指向总线表的首址。
  通信表——由于RT和BC性质上的区别,RT上用于控制消息传输的通信表与BC上的总线表相比更为简单,每个子系统根据本子系统数据传输的需求填写数据输入输出结构,驱动层软件根据数据结构生成子系统所需的总线通讯表并存入通信表区。输入输出数据结构主要给出信息存放的逻辑号,说明数据存放的子地址、传输消息长度、数据是否允许覆盖及紧急消息标志等。
  数据接收区——数据接收区包含两个可以交替使用的数据缓冲区,其中每个缓冲区包括32个数据块,每一块的长度是32字,它们存放接收到的总线系统数据。
  数据发送区——数据发送区的组成与数据接收区一样,用于存放子系统准备发送到总线系统的数据。

图4 BC总线表环形结构

  中断记录表——中断记录表是由若干个中断记录组成的链形结构(图5),它向驱动层软件提供各个通过中断实现通讯的消息块的信息,每个记录中的中断状态字包含了中断的有效性、及时性、正确性和消息分类等信息;消息指针标识了BC命令块指针或MT(Monitor Terminal)消息块指针或RT描述符空间指针;尾指针指向下一中断记录。

图5 中断记录表结构

4 通讯机制
  在雷达系统1553B总线中,应用层软件之间的每一次数据通讯都必须经过两次传输层与驱动层软件之间的通讯才能得以实现,所以传输层与驱动层之间的消息通讯的一致性、完整性和实时性都是建立总线通讯机制中必须考虑的重要问题。
  读写锁机制——由于驱动层软件和传输层软件分别驻留在宿主机和MBI两个CPU系统中,除少数紧急消息通过中断实现通讯外,其它均采用异步通信方式,因此它们之间的数据通讯必须首先解决一致性问题。例如,设雷达系统在t时刻输出的目标测量数据为距离R(t)、速度V(t)、方位A(t)和俯仰E(t),它们应该具有某种函数关系

F(R(t),V(t),A(t),E(t),t)=0

当总线通讯中每一组数据内的目标数据均具有相同的时间参量时,(1)式便能成立;而当这组数据不具有相同的时间参量时,(1)式便不能成立。在某些情形,这种不匹配的时间关系会导致严重的后果,这就是数据传输的一致性问题。解决此问题的一个有效的方法就是建立消息缓冲区的读写锁机制。

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关键词: 机载PD 火控雷达系统 1553B总线

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