CN104135402A - 一种嵌入式1553b总线数据传输侦听仪 - Google Patents

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陈林荣
崔振宇
汪晶
孙建芳
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Abstract

本发明提供了一种嵌入式1553B总线数据传输侦听仪，所述侦听仪包括：总线通信模块、总线波形采集模块以及嵌入式计算机；所述总线通信模块与1553B总线连接，用于监听所述1553B总线上的报文，并通过以太网将所监听的报文数据传输至所述嵌入式计算机；所述总线波形采集模块与所述1553B总线连接，用于实时采集所述1553B总线的波形，并通过USB口将所采集的波形数据传至所述嵌入式计算机；所述嵌入式计算机用于录取并分析所监听的所述1553B总线的报文数据，以及实时显示所采集的1553B总线的波形。本发明可以快速、可靠的对1553B总线数据传输进行侦听。

Description

一种嵌入式1553B总线数据传输侦听仪
技术领域
本发明涉及总线数据传输和侦听技术领域，具体的说，是一种便携式、新型的嵌入式1553B总线数据传输侦听仪。
背景技术
MIL-STD-1553B数据总线具有双向输出特性，实时性和可靠性高，广泛应用在当代的运输机和相当数量的民航客机以及军用飞机上，航天系统也广泛的应用这一总线。1553B总线是MIL-STD-1553B总线的简称，其中B就是BUS。1553B总线能挂31个远置终端，1553B总线采用指令/响应型通信协议，它有三种终端类型：总线控制器（BC）、远程终端（RT）和总线监视器（BM）；信息格式有BC到RT、RT到BC、RT到RT、广播方式和系统控制方式；传输媒介为屏蔽双绞线；1553B总线耦合方式有直接耦合和变压器耦合；1553B总线为多冗余度总线型拓扑结构，具有双向传输特性，其传输速度为1Mbps，传输方式为半双工方式，采用曼彻斯特码进行编码传输，采用这种编码方式适用于变压器耦合；1553B总线上每条报文最长由32个字组成，所有的字分为三类：命令字、数据字和状态字。
随着飞机机载电子系统的不断复杂化，因此，为了保障1553B总线的可靠运行，需要对其进行侦听，以确保数据传输的稳定性与可靠性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种嵌入式1553B总线数据传输侦听仪，其能够对1553B总线进行侦听，以确保数据传输的稳定性与可靠性。
为实现上述目的，本发明提供了一种嵌入式1553B总线数据传输侦听仪，包括：总线通信模块、总线波形采集模块以及嵌入式计算机；所述总线通信模块与1553B总线连接，用于监听所述1553B总线上的报文，并通过以太网将所监听的报文数据传输至所述嵌入式计算机；所述总线波形采集模块与所述1553B总线连接，用于实时采集所述1553B总线的波形，并通过USB口将所采集的波形数据传至所述嵌入式计算机；所述嵌入式计算机用于录取并分析所监听的所述1553B总线的报文数据，以及实时显示所采集的1553B总线的波形。
可选的，所述总线通信模块包括一BU-61580芯片，所述BU-61580芯片通过一隔离变压器与1553B总线连接，所述BU-61580芯片配置为BM模式，用于监听所述1553B总线上的所有通讯字。
可选的，所述总线通信模块包括两块BU-61580芯片，每一所述BU-61580芯片通过两路隔离变压器与1553B总线连接，实现双余度总线通讯；所述数据传输侦听仪进一步包括一控制模块，所述控制模块采用并口与每一所述BU-61580芯片通讯、采用以太网与所述嵌入式计算机通讯，所述控制模块用于根据所述嵌入式计算机的指令对每一所述BU-61580芯片进行控制以实现数据传输。
可选的，每一所述BU-61580芯片可单独配置成BC、BM、RT三种模式中的任意一种，用于对所述1553B总线进行测试或对所述的侦听仪进行自测试。
可选的，所述控制模块采用MCU。
进一步，所述总线波形采集模块由差分探头和AD采样单元组成，采样速度配置为10MB/s，所述差分探头和AD采样单元用于对所述1553B总线电气特性进行预设时间的录取，以采集波形数据。
进一步，所述嵌入式计算机采用数据库存储录取的报文数据。
进一步，所述嵌入式计算机采用修改内存或寄存器的内容来注入故障，以实现对所述1553B总线的软件故障注入。
进一步，所述嵌入式计算机进一步用于实时显示监听报文、进行报文的查询和分析，以及实时显示波形、进行波形重现与分析。
本发明的优点在于：可以对1553B总线的实时报文进行录取和分析；可以对1553B总线的实时波形进行录取和分析；采用两块BU-61580芯片、双路隔离变压器实现双余度总线通讯模块；侦听仪的总线通信模块可配置成BC、BM或RT三种模式对1553B总线进行各种测试；具有1553B总线故障注入功能；支持自测试；可以实现人机交互界面报文查询与分析功能以及实现人机交互界面波形实时显示、波形重现与分析功能。
附图说明
图1，本发明所述的嵌入式1553B总线数据传输侦听仪一实施例的架构图；
图2，本发明所述的嵌入式1553B总线数据传输侦听仪另一实施例的架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的一种嵌入式1553B总线数据传输侦听仪做详细说明。
参见图1，本发明所述的嵌入式1553B总线数据传输侦听仪一实施例的架构图。在本实施例中所述侦听仪包括：总线通信模块12、总线波形采集模块14以及嵌入式计算机16。
所述总线通信模块12与1553B总线11连接，用于监听所述1553B总线11上的报文，并通过以太网将所监听的报文数据传输至所述嵌入式计算机16。在本实施例中所述总线通信模块12包括一BU-61580芯片122，所述BU-61580芯片122通过一隔离变压器124与1553B总线11连接，所述BU-61580芯片122配置为BM模式，用于监听所述1553B总线11上的所有通讯字（命令字、数据字和状态字）。通过隔离变压器124进行变压器耦合，利于终端故障隔离，不会因为一个终端故障而造成整个总线网络的完全瘫痪。
所述总线波形采集模块14与所述1553B总线11连接，用于实时采集所述1553B总线11的波形，并通过USB口将所采集的波形数据传至所述嵌入式计算机16。所述总线波形采集模块14可以由差分探头142和AD采样单元144组成，采样速度配置为10MB/s，所述差分探头142和AD采样单元144用于对所述1553B总线11电气特性进行预设时间的录取，以采集波形数据。1553B总线通讯速率为1MB/s，因此总线波形采集模块14的采样速度配置为10MB/s，可充分采集到波形变化。采用USB口通讯可以实现大批量数据传输。
所述嵌入式计算机16用于录取并分析所监听的所述1553B总线11的报文数据，以及实时显示所采集的1553B总线11的波形。所述嵌入式计算机16可以采用高性能嵌入式计算机单板，配备大容量存储器，以实现大量数据的高速通讯、存储和实时波形显示。所述嵌入式计算机16可以用于对监听报文进行录取保存、实时根据特征字抓取相应的报文以供分析或根据特征字触发录取以及实时显示监听报文、进行报文的查询和分析。所述嵌入式计算机16可以采用数据库162存储录取的报文数据。所述嵌入式计算机16可以对所采集的1553B总线11的波形进行实时显示、并可保存波形数据以及进行波形重现与分析。波形录取可以与报文录取同步，并支持报文录取同步触发波形录取，以便全面分析1553B总线数据与电气性能。所述嵌入式计算机16还可以采用修改内存或寄存器的内容来注入故障，以实现对所述1553B总线11的软件故障注入。
参见图2，本发明所述的嵌入式1553B总线数据传输侦听仪另一实施例的架构图。在本实施例中所述侦听仪包括：总线通信模块22、总线波形采集模块24、嵌入式计算机26以及控制模块28。
所述总线通信模块22包括两块BU-61580芯片222，每一所述BU-61580芯片222通过两路隔离变压器224与1553B总线21连接，实现双余度总线通讯。每一所述BU-61580芯片222可单独配置成BC、BM、RT三种模式中的任意一种，用于对所述1553B总线进行测试或对所述的侦听仪进行自测试。
所述控制模块28采用并口与每一所述BU-61580芯片222通讯、采用以太网与所述嵌入式计算机26通讯。所述控制模块28用于根据所述嵌入式计算机26的指令对每一所述BU-61580芯片222进行控制以实现数据传输。在本实施例中，所述控制模块28采用MCU；MCU与两路BU-61580芯片222采用并口通讯，MCU与嵌入式计算机26采用以太网通讯。MCU根据嵌入式计算机26的指令实现对两路BU-61580芯片222的完全控制，以实现大批量数据的可靠传输。
所述总线波形采集模块24与所述1553B总线21连接，用于实时采集所述1553B总线21的波形，并通过USB口将所采集的波形数据传至所述嵌入式计算机26。在本实施例中，所述总线波形采集模块24由差分探头242和AD采样单元244组成，采样速度配置为10MB/s。所述差分探头242和AD采样单元244用于对所述1553B总线21电气特性进行预设时间的录取，以采集波形数据。1553B总线通讯速率为1MB/s，因此总线波形采集模块24的采样速度配置为10MB/s，可充分采集到波形变化。采用USB口通讯可以实现大批量数据传输。
所述嵌入式计算机26用于录取并分析所监听的所述1553B总线21的报文数据，以及实时显示所采集的1553B总线21的波形。在本实施例中，所述嵌入式计算机26采用数据库262存储录取的大量报文数据。所述嵌入式计算机26可以用于对监听报文进行录取保存、实时根据特征字抓取相应的报文以供分析或根据特征字触发录取以及实时显示监听报文、进行报文的查询和分析。所述嵌入式计算机26可以对所采集的1553B总线21的波形进行实时显示、并可保存波形数据以及进行波形重现与分析。波形录取可以与报文录取同步，并支持报文录取同步触发波形录取，以便全面分析1553B总线数据与电气性能。所述嵌入式计算机26还可以采用修改内存或寄存器的内容来注入故障，以实现对所述1553B总线21的软件故障注入，可实现同步头错误、校验位错误、消息替换等故障注入。
本发明所述嵌入式1553B总线数据传输侦听仪是一款新型的便携式1553B总线数据传输和侦听设备，可以设置1553B总线的实时报文录取和分析功能、1553B总线实时波形录取和分析功能、双余度总线通讯功能、1553B总线故障注入功能、人机交互界面报文查询与分析功能以及人机交互界面波形实时显示、波形重现与分析功能。以下结合附图1-2，对本发明所述嵌入式1553B总线数据传输侦听仪的功能实现原理进行详细说明。
1553B总线的实时报文（命令字、数据字和状态字）录取和分析功能：将总线通信模块配置为BM模式，即可监听1553B总线上的所有通讯字，并通过以太网传输至嵌入式计算机；嵌入式计算机对监听报文根据需要进行录取保存、实时根据特征字抓取相应的报文以供分析或根据特征字触发录取。
1553B总线实时波形录取和分析功能：侦听仪采用总线波形采集模块对1553B总线电气特性进行一段时间的录取，并通过USB口传至嵌入式计算机；嵌入式计算机实时显示1553B总线波形，并可保存波形数据。1553B通讯速率一般为1MB/s，因此总线波形采集模块的采样速度配置为10MB/s，可充分采集到波形变化。波形录取可以与报文录取同步，并支持报文录取同步触发波形录取，以便全面分析1553B总线数据与电气性能。嵌入式计算机的人机交互界面可以实现录取数据的实时显示或存储数据的波形重现。
双路隔离变压器实现双余度总线通讯功能：侦听仪采用两个BU-61580芯片通过双路隔离变压器实现双余度总线通讯；两个BU-61580芯片可单独配置成BC、BM、RT三种模式中的任意一种，因此侦听仪可以自建1553B总线网络，用于模拟测试总线通讯对所述1553B总线进行测试，或对所述的侦听仪进行自测试。
1553B总线故障注入功能：侦听仪采用修改嵌入式计算机内存或寄存器的内容来注入故障，实现1553B总线软件故障注入功能，可实现同步头错误、校验位错误、消息替换等故障注入。
人机交互界面报文查询与分析功能：嵌入式计算机可设置特征字捕捉功能和特征字触发录取功能，并实时显示总线上的通讯报文，通讯报文采用数据库存储，方便报文的查询和分析。
人机交互界面波形实时显示、波形重现与分析功能：1553B总线实时波形采集后，上传至嵌入式计算机中，由计算机分析软件实现显示波形或存储数据的波形重现；支持对电气信号在时间和幅度范围的放大和缩小，提供对波形进行细节分析的能力；提供测量功能，可对时间差、幅度差进行测量；提供单次触发功能；提供多种触发设置，如上升触沿触发、下降沿触发等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种嵌入式1553B总线数据传输侦听仪，其特征在于，包括：总线通信模块、总线波形采集模块以及嵌入式计算机； 
所述总线通信模块与1553B总线连接，用于监听所述1553B总线上的报文，并通过以太网将所监听的报文数据传输至所述嵌入式计算机；
所述总线波形采集模块与所述1553B总线连接，用于实时采集所述1553B总线的波形，并通过USB口将所采集的波形数据传至所述嵌入式计算机； 
所述嵌入式计算机用于录取并分析所监听的所述1553B总线的报文数据，以及实时显示所采集的1553B总线的波形。
2.根据权利要求1所述的侦听仪，其特征在于，所述总线通信模块包括一BU-61580芯片，所述BU-61580芯片通过一隔离变压器与1553B总线连接，所述BU-61580芯片配置为BM模式，用于监听所述1553B总线上的所有通讯字。
3.根据权利要求1所述的侦听仪，其特征在于， 所述总线通信模块包括两块BU-61580芯片，每一所述BU-61580芯片通过两路隔离变压器与1553B总线连接，实现双余度总线通讯； 所述数据传输侦听仪进一步包括一控制模块，所述控制模块采用并口与每一所述BU-61580芯片通讯、采用以太网与所述嵌入式计算机通讯，所述控制模块用于根据所述嵌入式计算机的指令对每一所述BU-61580芯片进行控制以实现数据传输。
4.根据权利要求3所述的侦听仪，其特征在于，每一所述BU-61580芯片可单独配置成BC、BM、RT三种模式中的任意一种，用于对所述1553B总线进行测试或对所述的侦听仪进行自测试。
5.根据权利要求3所述的侦听仪，其特征在于，所述控制模块采用MCU。
6.根据权利要求1所述的侦听仪，其特征在于，所述总线波形采集模块由差分探头和AD采样单元组成，采样速度配置为10MB/s，所述差分探头和AD采样单元用于对所述1553B总线电气特性进行预设时间的录取，以采集波形数据。
7.根据权利要求1所述的侦听仪，其特征在于，所述嵌入式计算机采用数据库存储录取的报文数据。
8.根据权利要求1所述的侦听仪，其特征在于，所述嵌入式计算机采用修改内存或寄存器的内容来注入故障，以实现对所述1553B总线的软件故障注入。
9.根据权利要求1所述的侦听仪，其特征在于，所述嵌入式计算机进一步用于实时显示监听报文、进行报文的查询和分析，以及实时显示波形、进行波形重现与分析。
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