基于SOC芯片的1553B远程终端的设计与实现

[摘 要]本文介绍了1553B总线技术的特点，简要说明了1553B总线通信系统的组成，详细介绍了基于SOC芯片的远程终端的硬件及软件设计。该设计已在某机载有效载荷中成功应用，对机载1553B总线远程终端设计具有重要的指导和参考意义。

[关键词]SOC芯片；1553B；通信表

1 1553B总线协议简介

1553B总线的全称是“飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线”，传输速率为1Mbps，采用冗余的总线型拓扑结构，具有非常好的时钟同步和高可靠数据传输能力。从通信系统的角度看，1553B有3种终端：一个总线控制器（BC）来管理和控制总线上的信息传输；一个总线监视器（MT）来接收总线上的信息用于总线的测试；其余的都是远程终端（RT）。

该数据总线以帧为传输单位，每帧包含若干字。由BC 发起总线上的数据传输，只有当BC 向某RT 发出总线指令后，该RT才能参与数据传输。总线指令分为发送指令、接收指令和方式指令，这些指令分别用来命令某RT 发送、接收、或执行由方式指令指定的某个动作。BC 根据RT 应答的状态字来检验传输是否成功。

2 设计原理

在整个1553B系统中，RT一方面从1553B总线上接收数据，并将接收到的数据存放在接收缓冲区，子系统应用软件通过调用API接口函数获取总线接收到的新数据；另一方面，子系统应用软件通过API接口函数将需要发送到1553B总线的数据存放在RT发送缓冲区，RT在接收到总线命令时将该数据发送到1553B总线上。

3 硬件平台

3.1 SoC1553B芯片

SoC1553B芯片HKS1553BCRT是一款集智能化、通用化、小型化和低功耗为一体的国产1553B通信处理芯片。该芯片采用SOC架构，集成了ARM7TDMI微处理器、1553B协议处理器、外部总线控制器（EBC）、双口存储器（DPRAM）、静态随机存储器（SRAM）、实时时钟（RTC）、看门狗（WDT）、时间间隔计时器（DT）、串口控制器（UART）及中断控制器功能的片上系统，用于实现1553B总线接口功能。它主要承担着传输层任务，包括控制1553B协议处理器，实现ISBC协议，处理通信错误，响应子系统主机命令进行服务等功能。

3.2 硬件结构设计

1553B模块是一智能化、通用化及标准化的1553B总线通信处理器。硬件主要包括以下功能模块：SoC1553B芯片；存储器；时钟电路；电源转换电路；复位电路；串行接口；1553B总线收发电路；主机接口电路。

4 软件设计

1553B模块通信软件由传输软件和驱动软件组成，是实现1553B总线通信和网络管理的专用软件。其中，传输软件控制系统多路传输数据总线上的数据传输，其任务包括信息处理、WDT时钟管理、系统时钟同步以及子系统故障等处理功能；驱动软件实现1553B模块与子系统主机应用软件间的接口控制与数据传递，它可提供各类消息数据的读、写支持，RTC计时器的读写操作，1553B模块状态的报告等处理功能，除此之外，1553B模块通信软件的另一重要功能是对1553B总线通信过程中的某些特殊消息如紧急消息、WDT时钟以及BIT故障信息以中断的形式上报给子系统主机，并对上报的中断中断原因做必要的分析和处理。

1553B软件与子系统应用层软件之间的调用关系如图3所示，图中虚线部分为1553B模块通信软件。

4.1 传输软件

传输层软件是1553B模块通信软件的一部分，驻留在FLASH中。传输层软件由以下部分组成：消息处理；故障处理；控制程序。

4.2 驱动软件

驱动软件是宿主机应用软件与1553B模块之间传递信息的媒介，提供了多种消息读、消息写、控制程序和时钟控制程序。另外，驱动软件还负责处理来自1553B模块的中断请求，包括解释中断码并报告给应用软件。

驱动程序可分为四类：状态控制程序；系统控制程序；时钟控制程序；消息控制程序。

当任何驱动程序运行结束时，将返回一个终止码（INCODE）给应用层。如果程序服务成功，将返回零值；否则将根据不同的驱动程序和出错类型返回小于零值。

5 通信表结构

RT地址定义了该子系统在通信网络中分配的远程终端号，该号是唯一确定的。

子系统主机应用软件按逻辑消息号读或写相应的消息，1553B驱动软件根据通信表中逻辑号实现相应消息的读或写。输入、输出通信表和RT地址由子系统主机应用软件提供。

6 结 论

本文基于SOC芯片的1553B总线远程终端设计。该设计充分发挥了HKS1553BCRT芯片内部资源丰富、接口简单的优点。同时，内嵌ARM7TDMI微处理器的具有计算速度快的优点，满足了有效载荷的高速数据采集、处理需求。该设计已在某机载有效载荷中成功应用，应用结果表明：该系统具有开发简单、性能稳定的特点，可应用于各类机载1553B总线远程终端的设计。