國產(chǎn)替代軟件系列SkyEye——如何實現(xiàn)1553B總線仿真
1553B總線簡介
1553B*初是美國JUN方專為飛機上設(shè)備制定的一種信息傳輸總線標(biāo)準(zhǔn)，具有雙向傳輸?shù)奶匦裕瑢崟r性和可靠性高，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、電子等眾多領(lǐng)域中，如飛機綜合航電系統(tǒng)、艦船綜合電子系統(tǒng)等。埃登威公司同時提供微量水分析儀、微量氧分析儀等系列氣體分析儀產(chǎn)品。
1553B總線仿真
1553B總線系統(tǒng)主要有3部分組成，分別是總線控制器 BC（Bus Controler），遠程終端RT（Remote Terminal）以及總線監(jiān)視器 BM（Bus Monitor）。
1553B總線仿真
其中，BC 是總線上**一個建立和啟動通信任務(wù)的終端，RT 是響應(yīng)BC 通信任務(wù)的總線終端，受 BC 控制，且允許同時存在多個 RT；BM 則是總線上的監(jiān)控器，主要用于傳輸通信的信息以及記錄和分析，本身不參與通信任務(wù)。其中部分場合還會用到1553B 交換機，主要輔助實現(xiàn) BC 對不同的 RT 發(fā)送消息的功能，具體結(jié)構(gòu)圖如圖1。國產(chǎn)替代軟件系列SkyEye——如何實現(xiàn)1553B總線仿真
▲圖 1 1553B總線架構(gòu)圖
1553B總線的通信消息格式有多種類型，包括 BC 到 RT，RT 到 BC，廣播方式以及模式命令方式等。
1553B總線仿真
1553B 總線傳輸?shù)南⑹峭ㄓ嵉幕締挝?，將一個或多個消息組織起來可以形成新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就叫做幀。幀的類型主要有三種，命令幀、數(shù)據(jù)幀和狀態(tài)幀。國產(chǎn)替代軟件系列SkyEye——如何實現(xiàn)1553B總線仿真
命令幀：只能由 BC 發(fā)出，其內(nèi)容規(guī)定了該次通信任務(wù)的具體要求，包括消息類型、消息長度、RT 地址、消息子地址以及消息間隔等信息。
狀態(tài)幀：只能由 RT 發(fā)出，它的內(nèi)容代表 RT 對 BC 發(fā)出命令的執(zhí)行反饋。
埃登威公司同時提供微量水分析儀、微量氧分析儀等系列氣體分析儀產(chǎn)品。
數(shù)據(jù)幀：沒有硬性要求，BC 和 RT 都可以發(fā)出，但是根據(jù)消息類型來決定誰發(fā)出。例如，如果是 BC 到 RT 類型的消息，則數(shù)據(jù)幀則由 BC 發(fā)出；如果是 RT 到 BC 類型的消息，則數(shù)據(jù)幀是 RT 發(fā)出；其它類型依此類推。
1553B 總線收發(fā)消息的過程是指由 BC 端開始向一個或多個 RT 發(fā)布一個接收/發(fā)送指令，RT 在給定的響應(yīng)時間范圍內(nèi)發(fā)回一個狀態(tài)字并執(zhí)行消息的接收/發(fā)送過程。BC通過驗收RT回答的狀態(tài)字來檢驗傳輸是否成功并做后續(xù)的操作。
目前市場上普遍使用的1553B總線協(xié)議芯片為DDC公司（美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司）的BU-61580，該協(xié)議芯片包含微處理器和1553B總線之間完備的接口。來了解一下BU-61580芯片吧！
02
BU-61580芯片介紹
BU-61580 芯片是由 DDC 公司研制的一款兼容 MIL-STD-1553B 總線接口和主處理器的**通信引擎ACE（Advanced Communi-cations Engine）的接口協(xié)議芯片。因其可靠性高，抗惡劣環(huán)境強等特性被廣泛用于航空、航天等領(lǐng)域的總線系統(tǒng)及相關(guān)的電子設(shè)備中。 BU-61580 芯片可同時兼容 BC、RT、BM 模式。
該芯片封裝形式為一個單片1.9平方英寸、70個引腳的封裝樣式，如下圖2所示。該產(chǎn)品含有兩個低功耗收發(fā)器和編碼/***、完整的 BC/RT/MT 多協(xié)議邏輯、存儲器管理及中斷邏輯、共享的 4K×16靜態(tài) RAM（Random Access Memory）以及一個與主處理器總線可直接相連的緩沖接口。
▲圖2 BU-61580封裝圖
在 BC 模式下， BU-61580 芯片支持所有的 MIL-STD-1553 （飛機內(nèi)部時分制指令/響應(yīng)式多路傳輸數(shù)據(jù)總線）消息格式。如下圖所示，對每一個1553消息格式來說， BU-61580 管理 BC 消息塊中特定的字序列，包括控制字的位置、指令字的位置以及將由 BC 協(xié)議邏輯從 RAM 中讀出的數(shù)據(jù)字的位置。
▲圖3 BU-61580支持消息協(xié)議格式
BU-61580芯片在 RT 模式下也可以完成所有 MIL-STD-1553B 消息格式，并且能完成綜合錯誤檢測、字及格式的有效性、以及不同的 RT-to-RT 傳送錯誤的檢測功能。
數(shù)字孿生 仿真 基于模型的系統(tǒng)工程 MBSE
除此之外，BU-61580芯片還能在 BM模式下提供基于 RT 地址、T/R 位、以及子地址的監(jiān)控器濾波，其消息監(jiān)控器消除了用軟件來判斷消息的起始和結(jié)尾的繁瑣，大大簡化了軟件和處理器工作負擔(dān)。
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03
SkyEye仿真平臺
SkyEye 是一種嵌入式全數(shù)字仿真平臺（點擊查看詳情），能夠在 Windows 和 Linux 系統(tǒng)上創(chuàng)建硬件仿真模型并運行軟件程序的工具。SkyEye 具有強大的硬件設(shè)備模型拓展性，理論上能支持所有硬件設(shè)備的數(shù)字化模型建模，其中便包括1553B 總線以及 BU-61580 芯片仿真模型。
目前 SkyEye 硬件設(shè)備庫中的 BU-61580 仿真芯片功能十分完善，已運用到實際的項目研發(fā)中，可幫助軟件工程師進行研發(fā)調(diào)試工作。
結(jié)合圖4，可以看到BU-61580仿真芯片下支持的1553B 總線模型包含“bu_61580”、“bu_61580_ram”和“std_1553b_linker”。
“bu_61580”模塊：主要模擬 BU-61580 芯片本體，可根據(jù)編程設(shè)置 BC 或 RT 模式，正常訪問內(nèi)部寄存器以及 RAM 區(qū)域，完成相對應(yīng)的解析收發(fā)1553B 消息功能；埃登威公司同時提供微量水分析儀、微量氧分析儀等系列氣體分析儀產(chǎn)品。
“bu_61580_ram”模塊：模擬 BU-61580 芯片的 RAM 存儲區(qū)，“bu_61580”模型可以從中讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)信息；
“std_1553b_linker”模塊：是 SkyEye 根據(jù)1553B 通信協(xié)議而抽象模擬實現(xiàn)的總線連接器，主要實現(xiàn)接收 BC、RT 發(fā)送的消息，解析消息并轉(zhuǎn)發(fā)給合適的目標(biāo)，實現(xiàn)類似網(wǎng)絡(luò)交換機的功能。
▲圖4 SkyEye模擬1553B總線架構(gòu)示意圖國產(chǎn)替代軟件系列SkyEye——如何實現(xiàn)1553B總線仿真
在模擬仿真過程中，客戶經(jīng)常需要測試各種故障情況下的通信結(jié)果，這時便可使用 SkyEye 的故障注入功能。具體界面如圖5所示：
▲圖5 SkyEye故障注入界面
界面左側(cè)為相關(guān)硬件設(shè)備模型的寄存器組，中間則為具體寄存器的值的示意圖，可根據(jù)測試要求修改寄存器某些位的改變，也可隨時暫停程序運行，隨時修改，方便工程師進行調(diào)試。
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埃登威公司同時提供微量水分析儀、微量氧分析儀等系列氣體分析儀產(chǎn)品。
