CN102147733A - 使用1553b串行数据总线给星载远程终端计算机加载程序的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用1553B串行数据总线给星载远程终端计算机加载程序的方法，包括使用地面RT远置终端、用于总线控制的BC数管计算机、星载远置终端RT和串行数据总线，地面RT远置终端作为总线加载器，实现向星载远程终端计算机发布监控命令和加载程序，接收返回的命令状态字进行显示；星载BC数管计算机作为总线加载控制器，实现对地面加载命令的访问、数据的调度发送、将加载状态返回地面加载器，完成总线通讯握手与协调；星载远置终端RT作为加载程序接收器，实现对加载命令的响应，对程序数据的接收处理和执行以及最终的软件运行；串行数据总线在软件加载过程中作为数据通讯网络的媒介和载体。

Description

使用1553B串行数据总线给星载远程终端计算机加载程序的方法

技术领域

本发明涉及使用一种卫星上现有主从式1553B串行数据总线给星载远置终端计算机加载程序的方法。

背景技术

人造地球卫星产品可靠性设计非常重要，设计师遵循的原则是：“简单就是可靠”，卫星上天以后不用的接口和设计通常被称作“多余物”。需要作一系列的可靠性处理。

目前，星载计算机程序加载接口通常使用RS422接口，这种专门用作加载程序的接口，通常只是单机调试或整星联试过程中使用，在卫星发射前就废弃不用，因而，对于加载调试接口通常需要进行断电，灌封等处理。另外，与地面设备连接的长线和接地问题，也使得卫星试验的安全和EMC问题较难解决。特别是当星上仪器接口资源紧张的情况下，接口简化设计显得格外重要。

上述这些通过RS422接口加载程序的方法存在比较明显的不足，一是需要在星上携带多余的接口硬件，而这些硬件所使用的器件都必须符合质量等级，在卫星进入发射场之后，这些资源不仅废弃不用，而且需要作安全处理；二是试验时需要地面设备和长线，使星地设备地线隔离难以处理；三是当大型卫星的星载远置单元计算机很多，如果都使用点对点的加载方式。资源浪费巨大其测试与试验现场变得紊乱。

为此，基于1553B串行数据总线的卫星平台，一种使用1553B串行数据总线给所有需要加载的星载远置终端计算机进行总线加载的方法可以改变这种不足。这种加载方法，使用星上现有的串行数据通信总线资源向星上远置终端加载程序；地面加载终端和星上远置终端之间通过变压器隔离耦合；地面加载使用现有总线测试资源，无需使用额外的线缆和地面加载设备。

基于现有总线结构进行总线加载可以改变点对点的加载调试方式，形成网络状的加载调试。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

为了解决现有技术对卫星远置终端计算机程序加载简化接口，提高可靠性问题，本发明提出一种使用1553B串行数据总线给星载远置终端计算机加载程序的方法。利用本发明，可以实现安全，简化的总线网络化加载程序的目的。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提出一种使用1553B串行数据总线给星载远置终端计算机加载程序的方法，该方法使用卫星现有总线加载控制器BC、地面加载器终端RT、星载加载接收器远置终端和串行数据，其中：

总线加载控制器BC由数管系统的星载计算机担任，用于在串行数据总线组成的网络中，控制并调度数据流和控制流，向星载远置终端和地面远置终端发布命令和传递数据，达到通讯组织和握手目的。

地面加载器终端RT作为地面连接星上数管系统的一个远置单元，平时作为测试监视总线用途，总线加载时，配置成RT工作模式，并配置加载所需的所有子地址，包括命令发送子地址、命令状态接收子地址、加载数据发送子地址。给星载远程终端计算机加载程序时，建立通讯链路后，加载器终端从计算机磁盘中读出加载的程序代码，放入加载数据子地址，由数管计算机组织发送给总线上指定的加载接收方。当代码数据发送完毕，加载终端RT配置软件运行命令，让加载接收方的新加载代码运行。

星载加载接收器远置终端通过串行数据总线连接星载数管计算机，配置命令接收子地址、加载数据接收子地址、命令状态发送子地址。在加载通讯链路建立后，逐帧接收数据并存储到数据对应位置，最后运行加载后的程序。

串行数据总线执行MIL-STD-1553B串行数据总线通讯协议，是连接总线控制器与各远置终端的媒介电缆，可以配置单总线或双冗余总线。

本发明使用串行数据总线给星载远程终端计算机加载程序的方法规定了一套加载通讯协议，通过执行如下通讯协议进行加载：

a)总线加载的地址及子地址分配

由于加载任务不是卫星的飞行任务，属于卫星研制过程中的调试手段，为了不影响卫星总线正常功能，所以选择最后一个可选RT地址值＝30分配给地面加载器终端，选用靠后的子地址＝28和29分配给总线加载使用，其中，加载接收器远置终端的子地址(SA)分配如表1所示，地面加载器终端的子地址(SA)分配如表2所示。

表1.加载接收器远置终端的子地址分配

SA号	子地址定义	方向	详细格式说明	备注
					18	命令发送子地址	TX	RT号命令命令参数	EOM中断
18	状态接收子地址	RX	RT号命令命令参数	EOM中断
					19	数据发送子地址	TX	发送长度＜＝256字	循环缓存

表2.地面加载器终端的子地址分配

SA号	子地址定义	方向	详细说明	备注
					18	命令接收子地址	RX	RT号命令命令参数	EOM中断
18	命令发送子地址	TX	RT号命令命令参数	EOM中断
					19	数据接收子地址	RX	接收长度＜＝256字	循环缓存

b)命令格式规定

根据总线加载的需要，规定了总线加载的命令格式，命令种类齐全，命令参数包含的信息完整，通过这些命令格式可以满足总线通讯与握手要求。加载控制命令详细定义如表3所示。

表3.加载控制命令详细定义

命令名称	RT号	命令码	参数	任务	解释
						BCmon_stat	18	00AAH	无	BC监控状态	BC->RT18，接收子地址SA18监控的返回状态，RT18上显示提示符”BC>>”
Monitor	X	1111h	无	进入监控	RT18SA18送M命令→BC→指定RT
						RTmon_stat	X	11AAH	无	RT监控状态	指定RT进入监控后向SA18发送子地址送提示符”RT号>>”
						Upload	X	2222H	起始地址，	加载命令	RT18→BC→RTx的接收子地址发送加载命令，以及命令参数(起
			长度		始地址，长度)加载终端机RT18读文件处理文件长度，按512字分块，以及送发送子地址19(512字)向BC发请求转发数据块
						UP_stat	X	22AAH	无	RT加载状态	指定RT加载命令接收后向SA18发送子地址送提示符”LOAD”
BLK_rdy	18	22BBH	块计数，块长度	RT18数据块准备好	RT18发送子地址18->BC发送数据块准备好命令，包括块计数，块长度，BC接收后可以转发数据块
						BLK_end	X	22CCH	块计数，块长度	RT数据块结束	BC向指定RTX接收子地址18发送该块结束命令，包括块计数，块长度
BLK_stat	X	22DDH	块计数，块状态	RT数据块状态	BC转发RTx发送子地址18的数据块返回状态命令到地面RT18，包括块计数和状态字，状态＝9999H正确则地面RT18显示提示符“.”，状态＝7777H错误显示提示符“#”。

GO	X	3333H	无	执行	RT18→BC向指定RT SA18接收子地址送G命令，RT18显示提示符“GO！”指定RT退出监控进入正常运行
						BCexit	18	4444h	无	BC退出加载监控	RT18→BC送BCexit命令指定BC退出加载任务并返回正常流程。

本发明提出的使用串行数据总线给星载远程终端计算机加载程序的方法，包括下列加载过程步骤：

(1)当需要加载程序时，在地面加载器终端软件中首先设定加载接收器远置终端的RT地址号；

(2)地面加载器终端通过在命令发送子地址28中配置Monitor命令字，数管计算机的星载加载控制器接收后，判断认为是某个远置终端需要进入加载监控，同时返回自己的监控状态字BCmon_stat，在地面加载器终端上显示”BC＞＞”；

(3)星载加载控制器把Monitor命令字传递步骤(2)中已判定的目标加载接收器远置终端；

(4)加载接收器远置终端收到Monitor命令后进入加载监控模式，并在发送子地址28中配置RT监控状态字RTmon_stat，由星载加载控制器发送给地面加载器终端并显示”RT＞＞”；

(5)加载通讯链路建立成功后，地面加载器终端读取目标代码数据文件，进行初始地址和代码长度计算，作为Upload命令的参数，一起配置在发送地址28缓存中，由星载加载控制器发送给星载加载接收器远置终端；

(6)加载接收器远置终端收到Upload命令，并保存Upload命令的参数：起始地址，代码长度。然后在发送子地址28中配置RT上载状态字Up_stat，由星载加载控制器发送给地面加载器终端并显示”Load”；

(7)地面加载器终端读取文件分割成256字的数据块，每次加载一块，先将数据送入发送子地址SA29的循环缓存，然后在子地址SA28配置块发送命令BLK_rdy，由星载加载控制器查询到该块命令，并确认块计数更新，则把代码数据发送给星载加载接收器远置终端，同时在SA28给出块结束命令字BLK_end发送给星载加载接收器远置终端；

(8)加载接收器远置终端收到BLK_end命令，保存代码数据块到对应地址，并对代码数据块进行自定义的校验判断，把块校验结果作为参数与代码块状态字BLK_stat配置在发送子地址28中，由星载加载控制器发送给地面加载器终端并显示正确块状态”.”或错误块状态”#”；

(9)重复步骤(7)-(8)，直到文件结束(EOF)，最后一块数据的最后一个字加入整个文件的和校验字；

(10)地面加载器终端在发送子地址28配置运行命令Go，由星载加载控制器发送给星载加载接收器远置终端；

(11)星载加载接收器远置终端在接到GO命令后，判断和校验是否正确，如果和校验正确，指定RT退出监控，执行程序，如果不正确，则重新进行加载；

(12)加载完成后，星载加载接收器远置终端的子地址28，配置总线加载退出命令BCexit，当星载加载控制器接收该命令后，退出总线加载任务；

(13)在总线加载过程中，星载加载接收器远置终端随时可以配置总线加载退出命令，使得星载加载控制器强制停止并退出加载任务。

本发明利用星上现有串行数据总线和数管系统，在数管总线控制器的软件上增加少量数据调度的程序代码，使用1553B地面测试仿真卡开发的RT加载软件从磁盘中读入文件到加载子地址，通过通讯协议，使星载远置终端计算机加载程序并运行。解决了实现在整星测试中为星载远置终端在运行中地面监控和加载程序的方法，减少了星载远置终端的单独加载接口和冗长的走线，而且，在测试中统一加载程序，控制了软件版本的更改。

附图说明

图1是本发明使用串行数据总线给星载远程终端计算机加载程序的方法使用设备的连接框图。

图2是本发明使用串行数据总线给星载远程终端计算机加载程序中加载过程的工作流程框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明使用串行数据总线给星载远程终端计算机加载程序的方法，包括星载加载控制器1，地面总线加载器终端2，若干个总线加载接收器远置终端3和1553B串行数据总线4。其中：

总线加载控制器BC1由星上数管计算机担任，用于在主从式串行数据总线组成的网络中，控制并调度数据流和控制流，向所有远置终端发布命令和传递数据，达到通讯组织和握手目的。

地面加载器终端RT2由串行数据总线的地面远置单元担任，平常非加载期间作为星上总线的测试与通讯监视用途，通过总线电缆连接到星上的整个总线网络，在加载需要时，切换到加载模式，工作在RT工作模式，配置加载相关的命令发送子地址、命令状态接收子地址、加载数据发送子地址。给星载远程终端计算机加载程序时，先通过总线控制器建立通讯链路，然后读取被加载的源程序代码，分割成小块，由数管计算机组织发送给总线上指定的加载接收方。当代码数据发送完毕，加载器配置加载程序运行命令。

星载加载接收器远置终端3是星上所有与星载数管计算机连接的星载远置单元计算机，通过数管系统的总线控制器的组织来实现控制及数据交换。星载远置终端通过串行数据总线连接，配置命令接收子地址、加载数据接收子地址、命令状态发送子地址。在加载通讯链路建立后，逐块接收数据并存储到数据对应位置，代码传输结束后运行已加载的程序。

串行数据总线4遵守MIL-STD-1553B串行数据总线通讯协议，是连接总线控制器与各远置终端的媒介电缆，可以配置单总线或双冗余总线。

图2所示，本发明的使用串行数据总线给星载远程终端计算机加载程序的过程通过以下的操作来实现串行数据总线的加载与最终运行。

当有总线加载任务需求时，首先启动地面加载终端的加载任务程序，配置加载工作模式，设置RT号＝30，设置发送子地址SA28，SA29，接收子地址SA28，确定并设置被加载的总线加载接收器远置终端的RT地址(步骤1)，接下来总线加载器终端在子地址SA28中设置加载监控命令Monitor，通过数管系统的总线加载控制器读取该命令，确定总线上哪个远置终端有加载任务，同时返回总线加载控制器的监控状态给总线加载器显示提示符号(步骤2)，当总线加载控制器确定被加载的远置终端RT地址号后，把监控命令Monitor发送给指定的终端(步骤3)；总线加载接收器远置终端接收发送来的监控命令Monitor后，立即进入总线加载任务的监控模式，并设置监控返回状态由数管系统的总线控制器发送给地面加载器，并显示提示符(步骤4)。地面加载器终端接收到监控返回状态后，认为总线加载通讯链路成功建立，可以进行下面的文件加载操作。地面加载器终端读取加载的文件，计算加载的初始地址和代码长度，作为Upload命令的参数，配置在发送地址28中，由星载加载控制器发送给指定的星载加载接收器远置终端。加载接收器终端收到加载命令Upload后，知道程序的起始地址和代码总长度，并返回该命令的状态，由总线加载控制器发送给地面加载器终端(步骤5和6)。地面加载器终端然后把文件分割成不超过256字的数据块，将数据块送入数据发送子地址SA29的循环缓存，在子地址SA28配置块准备好命令BLK_rdy，由总线加载控制器控制调度下，将数据块送给指定加载接收器远置终端，数据块发送完毕数管发送数据块结束命令字BLK_end给加载接收器远置终端，通知对方可以处理本次数据块。加载接收器远置终端从数据接收子地址中读取加载的代码数据，检查数据块校验状态并保存到指定的内存区，同时设置该数据块的返回校验状态，由加载控制器传输给地面加载器并显示状态提示符(步骤7和8)。如此反复逐次进行数据块加载，直到文件结束，在最后一次数据传送中的最后一个传送字作为加载文件的和校验字(步骤9)；文件传送完毕，地面加载器终端设置Go命令，由总线加载控制器发送到加载接收器远置终端，加载接收器远置终端接收该命令后，对加载的整个文件代码进行和校验，校验成功后直接运行，不成功，则重新进行加载(步骤10和11)。加载正常结束后，地面加载器可以设定总线控制器退出加载任务，或者在加载过程中，强制要求总线加载控制器退出加载任务(步骤12和13)。

本发明的最大特点是利用现有卫星的1553B串行数据总线来实现对星栽远置终端的程序加载功能，简化了各个远置终端各自的加载硬件接口和线缆，在实际应用中取得了良好效果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明1553B总线加载的方案进行各种改动和变型而不脱离本发明的设计思想和技术范围，如果是这样，本发明的这些改动和变型属于本发明的权利要求和相应的技术范围之内，则本发明的意图也包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种使用1553B串行数据总线给星载远置终端RT进行程序代码加载的方法，实现地面远置终端RT上的程序数据由星载数据计算机调度对总线远置终端进行软件代码加载并运行，其特征在于，该方法使用卫星现有总线加载控制器BC(1)、地面加载器终端RT(2)、星载加载接收器远置终端(3)和串行数据总线(4)构成，其中：

总线加载控制器BC(1)用于在串行数据总线组成的网络中，控制并调度数据流和控制流，向星载远置终端和地面远置终端发布命令和传递数据，达到通讯组织和握手目的。

地面加载器终端RT(2)作为地面连接星上数管系统的一个远置单元，工作在RT工作模式，配置命令发送子地址、命令状态接收子地址、加载数据发送子地址。给星载远程终端计算机加载程序时，建立通讯链路后，加载器终端从计算机磁盘中读出加载的程序代码，放入加载数据子地址，由数管计算机组织发送给总线上指定的接收方，当代码数据发送完毕，加载器配置执行命令允许加载后的程序代码运行。

星载加载接收器远置终端(3)通过串行数据总线连接星载数管计算机，配置命令接收子地址、加载数据接收子地址、命令状态发送子地址。在加载通讯链路建立后，逐帧接收数据并存储到数据对应位置，最后运行加载后的程序。

串行数据总线(4)执行MIL-STD-1553B串行数据总线通讯协议，是连接总线控制器与各远置终端的媒介电缆，可以配置单总线或双冗余总线。

2.如权利要求1所述的使用1553B串行数据总线(4)给星载远程终端(3)加载程序的方法，其特征在于，该方法规定并执行如下通讯协议进行加载：

a)总线加载的地址及子地址分配

选择最后一个可选RT地址值＝30分配给地面加载器终端(2)，选用靠后的子地址＝28和29分配给总线加载使用，其中，加载接收器远置终端(3)的子地址(SA)分配如表1所示，地面加载器终端(2)的子地址分配如表2所示；

表1.加载接收器远置终端(3)的子地址分配

  SA号   子地址定义   方向  详细格式说明   备注   18   命令发送子地址   TX  RT号命令命令参数   EOM中断   18   状态接收子地址   RX  RT号命令命令参数   EOM中断   19   数据发送子地址   TX  发送长度＜＝256字   循环缓存

表2.地面加载器终端(2)的子地址分配

  SA号   子地址定义   方向  详细说明   备注   18   命令接收子地址   RX  RT号命令命令参数   EOM中断   18   命令发送子地址   TX  RT号命令命令参数   EOM中断   19   数据接收子地址   RX  接收长度＜＝256字   循环缓存

b)命令格式规定

根据总线加载的需要，规定总线加载的命令格式，命令种类齐全，命令参数包含的信息完整，通过这些命令格式满足总线通讯与握手要求。命令参数按照命令种类的不同而不同，加载控制命令详细定义如表3所示。

表3.加载控制命令详细定义

  命令名称   RT号   命令码   参数   任务   解释   BCmon_stat   18   00AAH   无   BC监控状态   BC-＞RT18，接收子地址SA18监控的返回状态，RT18上显示提示符”BC＞＞”   Monitor   X   1111h   无   进入监控   RT18 SA18送M命令→BC→指定RT   RTmon_stat   X   11AAH   无   RT监控状态   指定RT进入监控后向SA18发送子地址送提示符”RT号＞＞”   Upload   X   2222H   起始地址，长度   加载命令   RT18→BC→RTx的接收子地址发送加载命令，以及命令参数(起始地址，长度)加载终端机RT18读文件处理文件长度，按512字分块，以及送发送子地址19(512字)向BC发请求转发数据块   UP_stat   X   22AAH   无   RT加载状态   指定RT加载命令接收后向SA18发送子地址送提示符”LOAD”   BLK_rdy   18   22BBH   块计数，块长度   RT18数据块准备好   RT18发送子地址18-＞BC发送数据块准备好命令，包括块计数，块长度，BC接收后可以转发数据块   BLK_end   X   22CCH   块计数，块长度   RT数据块结束   BC向指定RTX接收子地址18发送该块结束命令，包括块计数，块长度   BLK_stat   X   22DDH   块计数，块状态   RT数据块状态   BC转发RTx发送子地址18的数据块返回状态命令到地面RT18，包括块计数和状态字，状态＝9999H正确则地面RT18显示提示符“.”，状态＝7777H错误显示提示符“#”。   GO   X   3333H   无   执行   RT18→BC向指定RT SA18接收子地址送G命令，RT18显示提示符“GO！”指定RT退出监控进入正常运行   BCexit   18   4444h   无   BC退出加载监控   RT18→BC送BCexit命令指定BC退出加载监控返回正常流程

3.如权利要求1所述的使用串行数据总线(4)给星载加载接收器远置终端(3)加载程序的方法，其特征在于，星载加载接收器远置终端(3)可以是一个，也可以是多个，地面加载器终端(2)通过设定任意加载目标对象的RT地址后，由数管计算机的总线加载控制器(1)组织通讯给星载加载接收器远置终端(3)加载程序数据。

4.如权利要求1所述的使用1553B串行数据总线(4)给星载远程终端(3)加载程序的方法，其特征在于，包括下列加载步骤：

1)当需要加载程序时，在地面加载器终端(2)软件中首先设定加载接收器(3)远置终端的RT地址号；

2)地面加载器终端(2)通过在命令发送子地址28中配置Monitor命令字，数管计算机的星载加载控制器(1)接收后，判断认为是某个远置终端需要进入加载监控，同时返回自己的监控状态字BCmon_stat，在地面加载器终端(2)上显示”BC＞＞”；

3)星载加载控制器(1)把Monitor命令字传递步骤2)中已判定的目标加载接收器远置终端(3)；

4)加载接收器远置终端(3)收到Monitor命令后进入加载监控模式，并在发送子地址28中配置RT监控状态字RTmon_stat，由星载加载控制器(1)发送给地面加载器终端(2)并显示”RT＞＞”；

5)加载通讯链路建立成功后，地面加载器终端(2)读取目标代码数据文件，进行初始地址和代码长度计算，作为Upload命令的参数，一起配置在发送地址28缓存中，由星载加载控制器(1)发送给星载加载接收器远置终端(3)；

6)加载接收器远置终端(3)收到Upload命令，并保存Upload命令的参数：起始地址，代码长度。然后在发送子地址28中配置RT上载状态字UP_stat，由星载加载控制器(1)发送给地面加载器终端(2)并显示”Load”；

7)地面加载器终端(2)读取文件分割成256字的数据块，每次加载一块，先将数据送入发送子地址SA29的循环缓存，然后在子地址SA28配置块发送命令BLK_rdy，由星载加载控制器(1)查询到该块命令，并确认块计数更新，则把代码数据发送给星载加载接收器远置终端(3)，同时在SA28给出块结束命令字BLK_end发送给星载加载接收器远置终端(3)；

8)加载接收器远置终端(3)收到BLK_end命令，保存代码数据块到对应地址，并对代码数据块进行自定义的校验判断，把块校验结果作为参数与代码块状态字BLK_stat配置在发送子地址28中，由星载加载控制器(1)发送给地面加载器终端(2)并显示正确块状态”.”或错误块状态”#”；

9)重复上述步骤7-8，直到文件结束(EOF)，最后一块数据的最后一个字加入整个文件的和校验字；

10)地面加载器终端(2)在发送子地址28配置运行命令Go，由星载加载控制器(1)发送给星载加载接收器远置终端(3)；

11)星载加载接收器远置终端(3)在接到GO命令后，判断和校验是否正确，如果和校验正确，指定RT退出监控，执行程序，如果不正确，则重新进行加载；

12)加载完成后，星载加载接收器远置终端(3)的子地址28，配置总线加载退出命令BCexit，当星载加载控制器(1)接收该命令后，退出总线加载任务；

13)在总线加载过程中，星载加载接收器远置终端(3)随时可以配置总线加载退出命令，使得星载加载控制器(1)强制停止并退出加载任务。

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