關(guān)鍵字：1553B總線 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)
1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)
MIL-STD-1553B總線全稱為飛行器內(nèi)部時(shí)分命令/響應(yīng)多路數(shù)據(jù)總線（Aircraft Internal Time Division Command/Response Multiplex Data Bu）,，它是由美國(guó)SAE的AE-9E委員會(huì)在軍方和工業(yè)界的支持下,，我國(guó)與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是GJB289A-97.目前，此標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在軍用飛機(jī),、軍用艦艇,、陸軍武器及工業(yè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。
MIL-STD-1553B總線全稱是：飛機(jī)內(nèi)部時(shí)分制指令/響應(yīng)式多路傳輸數(shù)據(jù)總線,，采用可屏蔽雙絞線傳輸數(shù)據(jù),，以串行數(shù)字脈沖形式傳輸信號(hào)，其碼元數(shù)據(jù)采用雙相曼徹斯特碼表示,，傳輸速率為1Mbit/s。一個(gè)完整的1553B電纜網(wǎng)絡(luò)（如圖1所示）包括主總線（主干部分）,、短接線（連接于各個(gè)終端的分支部分）,、耦合器（主總線與短接線的連接點(diǎn)）、終止器（連接于主總線兩端）,。
作為當(dāng)前宇航電子設(shè)備首選的數(shù)據(jù)總線,，國(guó)軍標(biāo)以及美軍標(biāo)對(duì)1553B總線的測(cè)試檢驗(yàn)都作了詳細(xì)說(shuō)明。依照GJB5186.5,、SAE4115以及MIL-STD-1553B標(biāo)準(zhǔn),，1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試檢驗(yàn)需要進(jìn)行：網(wǎng)絡(luò)連續(xù)性、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)故障測(cè)試,、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路完整性測(cè)試,、波形測(cè)試—網(wǎng)絡(luò)定性分析,、波形畸變值Vmin、過(guò)零點(diǎn)畸變Zcross,、波形對(duì)稱性RtZero等,。
其實(shí)，測(cè)試系統(tǒng)可配置為一個(gè)智能的1553B終端測(cè)試設(shè)備,。它可以連接在1553B總線網(wǎng)絡(luò)的任意一個(gè)終端上,，然后通過(guò)軟件控制可以任意工作在BC/RT/BM模式，跟總線網(wǎng)絡(luò)上其它所有的終端設(shè)備進(jìn)行各種數(shù)據(jù)通信,，從而測(cè)試被測(cè)終端設(shè)備的各個(gè)功能是否正常,。同時(shí)在進(jìn)行終端設(shè)備功能測(cè)試時(shí)，系統(tǒng)可以注入或檢測(cè)數(shù)據(jù)字錯(cuò)誤,、命令字錯(cuò)誤等各種通信錯(cuò)誤,，從而可以快捷而準(zhǔn)確地定位被測(cè)終端的功能故障。
1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)
1553B總線的工作頻率是1 Mb/s ,。采用曼徹斯特II碼,，半雙工工作方式。主要的硬件部分為總線控制器（BC）,、遠(yuǎn)端終端（RT）和可選用的總線監(jiān)控器（MT）,。一般情況下，這3部分通過(guò)1個(gè)多路總線接口（MBI）來(lái)完成,?？砂袽BI嵌在計(jì)算機(jī)內(nèi)。該總線有10種消息格式,。每個(gè)消息至少包含2個(gè)字,，每個(gè)字有16個(gè)消息位，1個(gè)奇偶校驗(yàn)位和3個(gè)位長(zhǎng)的同步頭,，所有的消息字都采用曼徹斯特II碼構(gòu)成,。
1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)有效地解決了以上問(wèn)題，可以對(duì)1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面的定量,、定性測(cè)試分析,，整個(gè)過(guò)程全自動(dòng)完成，無(wú)須人工干預(yù),，最終形成詳細(xì)的測(cè)試分析報(bào)告,，可大大提高測(cè)試效率以及可靠性。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用柜式結(jié)構(gòu),，模塊化設(shè)計(jì),，主要包括有系統(tǒng)人機(jī)交互界面，系統(tǒng)控制處理器,，1553B總線測(cè)試專用控制器,，數(shù)據(jù)采集模塊,，測(cè)試接口面板（實(shí)現(xiàn)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的接入）以及打印機(jī)（測(cè)試結(jié)果報(bào)表打印）,。圖2是整個(gè)系統(tǒng)的功能框圖,。
系統(tǒng)功能模塊
本系統(tǒng)的某些模塊可以直接選用現(xiàn)有模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用穩(wěn)定性很好的工控機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),；人機(jī)交互部分配合工控機(jī)選用液晶顯示器,、鍵盤(pán)鼠標(biāo)、打印機(jī)（實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果報(bào)表的打印輸出）,，并結(jié)合測(cè)試界面軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),；數(shù)據(jù)采集以及阻抗分析模塊采用具有編程接口的數(shù)字示波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
專用測(cè)試控制器
1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)專用測(cè)試控制器有兩大功能：作為電纜測(cè)試的信號(hào)源,，產(chǎn)生測(cè)試用的標(biāo)準(zhǔn)1553B數(shù)字信號(hào)以及正弦波等激勵(lì)信號(hào),；完成測(cè)試過(guò)程中信號(hào)源輸入以及信號(hào)采集端的切換。專用測(cè)試控制器的功能框圖如圖3所示,。
處理器系統(tǒng)模塊以及1553B總線信號(hào)源控制器模塊采用FPGA Cyclone III EP3C55F484 裝載S698 IP核+1553B IP核的形式來(lái)實(shí)現(xiàn),。珠海歐比特公司自主研發(fā)的S698 IP核是一款可裁減的基于AMBA總線架構(gòu)的內(nèi)核，片內(nèi)帶有豐富的外設(shè),，具有很好的可靠性,，已廣泛運(yùn)用于航空航天領(lǐng)域。1553B IP核也是歐比特公司專門(mén)為航空,、航天測(cè)控網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備開(kāi)發(fā)的符合1553B協(xié)議的總線控制器模塊,。1553B軟核在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)全部MIL-STD-1553B總線協(xié)議的硬件解析，但1553B信號(hào)電平的邏輯轉(zhuǎn)換,、驅(qū)動(dòng)需要在外部通過(guò)收發(fā)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn),。這里選用HOLT公司的1553B總線收發(fā)驅(qū)動(dòng)器HI-1573進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1553B總線上的信息是以消息（Message）的形式調(diào)制成曼徹斯特碼進(jìn)行傳輸?shù)?。每條消息最長(zhǎng)由32個(gè)字組成,，所有的字分為三類：命令字、數(shù)據(jù)字和狀態(tài)字,。每類字的長(zhǎng)度為20位,，有效信息位是16位，每個(gè)字的前3位為單字的同步字頭,，而最后1位是奇偶校驗(yàn)位。有效信息（16位）及奇偶校驗(yàn)位在總線上以曼徹斯特碼的形式進(jìn)行傳輸,，傳輸一位的時(shí)間為1 S（即碼速率為1MHz）,。同步字頭占3位，先正后負(fù)為命令字和狀態(tài)字,，先負(fù)后正為數(shù)據(jù)字,。
綜合考慮系統(tǒng)的功能需求,，程序存儲(chǔ)器采用了SST公司的8位FLASH，型號(hào)為39VF040（512×8bit）,，占用處理器的地址范圍為：0x0000000～0x0007ffff;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用了ISSI公司的16位SRAM,，型號(hào)為IS61LV51216（512×16bit），占用處理器的地址范圍為：0x4000000～ 0x400fffff,。
通道切換開(kāi)關(guān)模塊主要完成激勵(lì)信號(hào)選擇性輸入到被測(cè)網(wǎng)絡(luò)以及選擇性采集被測(cè)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)信號(hào),，因此用于選擇導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)必須具有導(dǎo)通電阻小、導(dǎo)通電容小等特性,，從而極大減小開(kāi)關(guān)對(duì)激勵(lì)信號(hào)或被采集信號(hào)的影響,。
為了最大限度地兼容通用的1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)的接入測(cè)試，接口面板按照可接入32路1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)的需求來(lái)設(shè)計(jì),，同時(shí)每組接插件都是由1個(gè)孔型（DK-621-0940-4S）和1個(gè)針型（DK-621-0940-4P）插座組成,，以兼容外部的針型（DK-621-0939-4P）和孔型插頭（DK-621-0939-4S）。
1553B總線終端設(shè)備功能測(cè)試模塊
此模塊主要是完成終端設(shè)備的功能測(cè)試,，模擬一個(gè)終端設(shè)備工作在BC/RT/BM模式下,，跟總線網(wǎng)絡(luò)上其它所有的終端設(shè)備進(jìn)行各種數(shù)據(jù)通信，從而測(cè)試被測(cè)終端設(shè)備的各個(gè)功能是否正常,。EMBC1000-PCI1553B-EI功能強(qiáng)大,，并提供VC++環(huán)境下的接口函數(shù)，易于系統(tǒng)集成,。它具有以下功能特點(diǎn)：
1.操作方式,、寄存器設(shè)置以及存儲(chǔ)器布局等方面同BU-61580完全兼容；
2.支持BC,、RT,、BM工作模式；
3.獨(dú)立的1553B控制器,。
軟件編程
軟件主要包括上層測(cè)試界面軟件和1553B總線測(cè)試專用控制器的底層固件兩部分。
界面軟件用VC++語(yǔ)言編寫(xiě),，控制工控機(jī)的PCI,、USB、RS232等外設(shè)接口,，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)1553B總線終端設(shè)備功能側(cè)測(cè)試設(shè)備EMBC1000-PCI1553B-EI,、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的泰克數(shù)字示波器以及1553B總線網(wǎng)絡(luò)專用測(cè)試控制器等各個(gè)模塊的控制。
專用控制器的底層固件主要是實(shí)現(xiàn)S698處理器對(duì)1553B控制器的控制,，包括數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等,，采用標(biāo)準(zhǔn)C編程，程序調(diào)試在歐比特公司開(kāi)發(fā)的針對(duì)SPAR V8標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)處理器的開(kāi)發(fā)環(huán)境Orin5.0上完成。
結(jié)語(yǔ)
本文介紹了如何實(shí)現(xiàn)對(duì)1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠有效的測(cè)試檢驗(yàn),，MIL-STD-1553B總線具有高速,、靈活的特點(diǎn)，通信效率高,，修改,、擴(kuò)充和維護(hù)簡(jiǎn)便。下面列舉一些數(shù)據(jù)：MIL-STD-1553B 是數(shù)字命令/響應(yīng)式時(shí)分制多路傳輸數(shù)據(jù)總線,，傳輸速率 1M 比特/秒,，足以滿足第三代作戰(zhàn)飛機(jī)的要求；字長(zhǎng)度 20 比特,，數(shù)據(jù)有效長(zhǎng)度 16 比特,；半雙工傳輸方式，雙冗余故障容錯(cuò)方式,，傳輸媒介為屏蔽雙絞線,。 1553B總線的冗余度設(shè)計(jì)，提高了子系統(tǒng)和全系統(tǒng)的可靠性,。