CN105653489A - Mil_std_1553总线分析与触发方法 - Google Patents

Mil_std_1553总线分析与触发方法 Download PDF

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贺增昊
张成森
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Abstract

本发明公开了一种MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其包括：S1、设定总线空闲状态时的电平间电平；S2、在采样时钟的配合下，抽点模块对经过模数转换后的总线信号进行抽点处理；S3、在采样时钟的配合下，抽点模块对经过模数转换后的总线信号进行抽点处理，别与大于中间电平的高触发阈值信号和小于中间电平的低触发阈值信号比较，分别得到信号H和信号L(下同)；S4、正相或反相地提取所述H号以及L信号；S5、检测帧数据的起始条件；S6、通过帧同步段提取模块对帧同步段进行提取，取得帧同步段；S7、状态机对帧同步段进行识别，确定帧数据的类型；S8、由帧字段提取模块对帧字段进行提取；S9、比较触发模块根据状态机识别帧数据，产生触发信号，所述触发信号存储至采集控制模块，以供调用。

Description

MIL_STD_1553总线分析与触发方法
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种MIL_STD_1553总线分析与触发方法。
背景技术
MIL_STD_1553是一种军用标准，该标准规定了串行总线的电气规范和协议特性，最初是专门为航空电子中的数据通信而设计的。MIL_STD_1553起源于汽车工程师协会(SAE)在1970年开发的A2-K草议标准。1973年经政府和军队复核修订后，作为军用标准被冻结，现该标准作为商用文件由AS15531由SAE负责监管。尽管该标准广泛用于美国军事应用中，但大众运输、宇宙飞船以及制造业也广泛采用，已经被NATO及许多政府所认可和实现。
现有的MIL_STD_1553总线分析与触发技术都是基于软件算法处理的，具体的说就是用软件对接收到的经过数字量化后成为逻辑0或逻辑1，然后根据MIL_STD_1553的协议内容，逐位分析解码，然后将解码后的信息与用户设定的触发条件进行比较。
由于软件固有的特点决定这种解码方式的速度慢，尤其是当测量仪器同时对多路不同的总线信号进行解码分析与触发时，速度更加缓慢。软件解码存在的另一个问题是当软件在解码过程中，不能同时采集总线上仍然在传输的数据，否则先前得到的数据会被“冲掉”，这就大大增加了解码的“死区时间”。
发明内容
本发明的目的是克服或减缓至少上述缺点中的部分，特此提供一种
一种MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其包括：
S1、设定MIL_STD_1553总线空闲状态时的电平是中间电平；
S2、模数转换MIL_STD_1553总线的输出信号且由采样时钟模块抽点部分模数转换的输出信号为抽点信号；
S3、在数字比较模块中，抽点信号分别与一大于中间电平的高触发阈值信号和一小于中间电平的低触发阈值信号比较，分别得到H信号和L信号；
S4、由MIL_STD_1553总线输出信号的特征，由相位转换模块正相或反相地提取所述高触发信号以及低触发信号；
S5、逻辑判断模块根据提取后的高触发信号以及低触发信号，检测帧数据的起始条件；
S6、由帧数据的起始条件确立帧数据起始后，通过帧同步段提取模块对帧数据的帧数据进行提取，取得帧同步段；
S7、状态机对帧同步段进行识别，确定帧数据的类型为“指令字”或“状态字”或“数据字”；
S8、由帧字段提取模块对帧数据位于帧同步段后的帧字段进行提取；
S9、比较触发模块根据状态机识别帧数据的类型以及帧字段提取模块提取的帧字段与预设定的触发条件比较，产生触发信号，所述触发信号存储至采集控制模块，以供调用。
优选地，
S2、所述采样时钟模块的时钟频率固定为MIL_STD_1553总线传输速率的32倍频，即32MHz。
优选地，
S5、所述逻辑判断模块对所述高触发信号以及低触发信号进行异或处理且再逻辑取反，得逻辑判断信号，所述逻辑判断信号为高电平或低电平是所述帧数据的起始条件，
优选地，
S5、所述逻辑判断信号为高电平是所述帧数据的起始条件；
S6、在所述逻辑判断信号为高电平时，所述状态机对所述帧数据的帧同步段提取；
S7、状态机区分所述帧同步段分为前半段和后半段，且所述状态机根据所述帧同步段处于前半段时，H信号始终是高电平，识别帧数据是“指令字”或“状态字”；
S81、在H信号由高电平跳变为低电平时，帧同步段进入后半段且启动第一计数器，所述第一计数器根据采样时钟信号的上升沿进行加1计数；
S82、由MIL_STD_1553总线协议，在第一计数器计数为48时，终止所述帧同步段的后半段，且由帧字段提取模块开始提取帧数据位于同步段后的帧字段。
优选地，
S7、状态机区分所述帧同步段分为前半段和后半段，且所述状态机根据所述帧同步段处于前半段时，H信号始终低电平，识别帧数据是“数据字”；
S81、在高触发信号由低电平跳变为高电平时，帧同步段进入后半段且启动第二计数器，所述第二计数器根据采样时钟信号的上升沿进行加1计数。
优选地，
S10、所述帧字段提取模块包括第三计数器、第四计数器、第五计数器和第六计数器，所述第三计数器和第四计数器的位宽均为4比特位，所述第五计数器和第六计数器的位宽为5比特位；
在H信号为高电平时，第三计数器会在采样时钟模块的每个上升沿加1，当H信号变为低电平时，第三计数器的计数值保留高触发信号改变由高电平跳变为低电平前的计数数值；
在H信号为低电平时，第四计数器会在采样时钟模块的每个上升沿加1，当H信号变为高电平时，第四计数器的计数值保留高触发信号改变由低电平跳变为高电平前的计数数值；
在满足帧同步段起始条件后，所述第五计数器启动且在采样时钟模块的每个上升沿加1，所述第五计数器在计数值达到31时，由下一计数值清零；
所述第五计数器的计数值为31时，第三计数器以及第四计数器清零，
所述第五计数器的计数值介于16和31间的指定值时，比较所述第三计数器以及第四计数器的计数值大小，在第三计数器的计数值大于第四计数器的计数值时，MIL_STD_1553总线输出信号发生负向跳变且其实时数据对应逻辑值为1，在第三计数器的计数值小于第四计数器的计数值时，MIL_STD_1553总线输出信号发生正向跳变且其实时数据对应逻辑值为0，
所述第六计数器(bit_cnt)，在满足帧同步段起始条件时清零且在第五计数器的计数值达到31时加1，在所述第五计数器的计数值达到指定值时，赋值实时数据的逻辑值至串行数据内所述第15减该指定值的比特位的位置(即[15-bit_cnt]位)。
优选地，
在所述第六计数器的计数值达到16时，启动奇偶校验比较模块，对所述串行数据进行奇偶校验。
优选地，
所述奇偶校验比较模块统计串行数据中比特位为1的数据进行统计，仅在统计的数据为偶数个时且串行数据第16位是1时，所述串行数据奇偶校验正确；
所述奇偶校验比较模块统计串行数据中比特位为0的数据进行统计，仅在统计的数据为奇数个时且串行数据第16位是0时，所述串行数据奇偶校验正确。
优选地，
S9、触发条件包括：
同步段触发，在所述帧同步段结束时触发；
帧类型触发：检测到符合设定条件的帧数据类型时触发。
优选地，
S10、再下一位帧数据的起始条件满足后，对下一位帧数据进行提取。
本发明旨在于：
1、本发明技术对MIL_STD_1553总线的分析与触发方法简单，成本低廉。
2、本发明能同时对多路MIL_STD_1553总线的分析与触发。
3、本发明采用的模块均由硬件实现，完成MIL_STD_1553总线的分析与触发技术。
4、本发明技术对MIL_STD_1553总线的分析与触发速度快，效率高，死区时间小、实时性能好。
附图说明
现在将参照所附附图更加详细地描述本发明的这些和其它方面，其所示为本发明的当前优选实施例。其中：
图1为本实施例的工作原理图；
图2为帧数据的类型图。
图3为本例实施的结构框图
具体实施方式
下面结合附图和具体实例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其特征正在于包括：
S1、设定MIL_STD_1553总线空闲状态时的电平是中间电平；
S2、由模数转换模块(A/D)对MIL_STD_1553信号进行处理后，在采样时钟的配合下，对处理后的信号进行抽点，讲抽点后的信号送至数字比较模块；
所述采样时钟模块的时钟频率固定为MIL_STD_1553总线传输速率的32倍频，即32MHz。
S3、在数字比较模块中，抽点信号分别与一大于中间电平的高触发阈值信号和一小于中间电平的低触发阈值信号比较，得一DEC_MIL_STD_1553_H和一DEC_MIL_STD_1553_L信号；
S4、由MIL_STD_1553总线输出信号的特征，由相位转换模块正相或反相地提取所述DEC_MIL_STD_1553_H以及DEC_MIL_STD_1553_L。
S5、所述逻辑判断模块对将MIL_STD_1553总线实时地对DEC_MIL_STD_1553_H和DEC_MIL_STD_1553_L进行逻辑异或处理，然后进行逻辑取反，取得bus_idle_flag；
再以32MHz采样时钟的上升沿对bus_idle_flag信号进行同步，用32MHz采样时钟的下降沿检测bus_idle_flag信号的上升沿，当检测到bus_idle_flag信号的上升沿时，输出bus_idle_flag_pos；
当bus_idle_flag_pos变为逻辑值由0变为1时，认为MIL_STD_1553总线不再处于空闲状态，则帧同步段开始。
S6、在所述bus_idle_flag为高电平时，所述状态机对所述帧数据的帧同步段提取。
S7、状态机区分所述帧同步段分为前半段和后半段，且所述状态机根据所述帧同步段处于前半段时，DEC_MIL_STD_1553_H始终是高电平，识别帧数据是“指令字”或“状态字”；DEC_MIL_STD_1553_H始终低电平，识别帧数据是“数据字”。
S81、在DEC_MIL_STD_1553_H变为高电平时时，帧同步段进入后半段且启动计数器p_syn_cnt，所述计数器p_syn_cnt根据采样时钟信号的上升沿进行加1计数；
在DEC_MIL_STD_1553_H由低电平跳变为高电平时，帧同步段进入后半段且启动计数器n_syn_cnt，所述计数器n_syn_cnt根据采样时钟信号的上升沿进行加1计数；
S82、由MIL_STD_1553总线协议，在计数器p_syn_cnt或计数器n_syn_cnt计数为48时，终止所述帧同步段的后半段，且由帧字段提取模块开始提取帧数据位于同步段后的数据段。
S83、由帧字段提取模块对数据段进行提取；所述数据段提取模块包括计数器bit_1_cnt、计数器bit_0_cnt、计数器level_change_cnt和计数器bit_cnt，所述计数器bit_1_cnt和计数器bit_0_cnt的位宽均为4比特位，所述计数器level_change_cnt和计数器bit_cnt的位宽为5比特位；
在DEC_MIL_STD_1553_H为高电平时，计数器bit_1_cnt会在采样时钟模块的每个上升沿加1，当DEC_MIL_STD_1553_H变为低电平时，计数器bit_1_cnt的计数值保留DEC_MIL_STD_1553_H由高电平跳变为低电平前的计数数值；
在DEC_MIL_STD_1553_H为低电平时，计数器bit_0_cnt会在采样时钟模块的每个上升沿加1，当DEC_MIL_STD_1553_H变为高电平时，计数器bit_0_cnt的计数值保留DEC_MIL_STD_1553_H由低电平跳变为高电平前的计数数值；
在满足帧同步段起始条件后，所述计数器level_change_cnt启动且在采样时钟模块的每个上升沿加1，所述计数器level_change_cnt在计数值达到31时，由下一计数值清零；
所述计数器level_change_cnt的计数值为31时，计数器bit_1_cnt以及计数器bit_0_cnt清零，
所述计数器level_change_cnt的计数值介于16和31间的指定值GET_BIT_VALUE_POINT时，比较所述计数器bit_1_cnt以及计数器bit_0_cnt的计数值大小，在计数器bit_1_cnt的计数值大于计数器bit_0_cnt的计数值时，MIL_STD_1553总线输出信号发生负向跳变且其实时数据对应逻辑值为1，在计数器bit_1_cnt的计数值小于计数器bit_0_cnt的计数值时，MIL_STD_1553总线输出信号发生正向跳变且其实时数据对应逻辑值为0，
所述计数器bit_cnt，在满足帧同步段起始条件时清零且在计数器level_change_cnt的计数值达到31时加1，在所述计数器level_change_cnt的计数值达到指定值GET_BIT_VALUE_POINT时，赋值实时数据的逻辑值至串行数据内所述第15减该指定值的比特位的位置(即[15-bit_cnt]位)。
S84、在所述计数器bit_cnt的计数值达到16时，启动奇偶校验比较模块，对所述串行数据进行奇偶校验。
所述奇偶校验比较模块统计串行数据中比特位为1的数据进行统计，仅在统计的数据为偶数个时且串行数据第16位是1时，所述串行数据奇偶校验正确；
所述奇偶校验比较模块统计串行数据中比特位为0的数据进行统计，仅在统计的数据为奇数个时且串行数据第16位是0时，所述串行数据奇偶校验正确。
S9、比较触发模块根据状态机识别帧数据的类型以及数据段提取模块提取的帧字段与预设定的触发条件比较，产生触发信号，所述触发信号存储至采集控制模块。触发条件包括：同步段触发，在所述帧同步段结束时触发；帧类型触发：检测到符合设定条件的帧数据类型时触发。
S10、结束上述步骤后，继续检测bus_idle_flag，以判断MIL_STD_1553总线，是进入空闲状态，还是由下一位帧数据输入；
如果检测到bus_idle_flag的逻辑值为0，则说明进入总线空闲状态，状态机跳转到状态0；如果检测到bus_idle_flag的逻辑值为1，则说明未进入MIL_STD_1553总线的空闲状态，而是继续进行下一个指令字(或数据字，或状态字)的传输。
如图1所示结合上述步骤，本实施例将上述步骤配合状态机的状态0至状态8工作。
状态0(总线空闲状态)，
用来复位状态机并将所有计数器的值清零。如果检测到bus_idle_flag_pos的值为1，则状态机将跳转到状态1；如果检测不到bus_idle_flag_pos的值为1，则状态机将一直保持在状态0；
状态1(帧同步段提取判断状态)，
判断下一步要采集的帧同步段是属于指令字、状态字、数据字的哪一种格式。
如果检测到DEC_MIL_STD_1553_H的逻辑值为1，则状态机将跳转到状态2，同时启动p_syn_cnt计数器，进行计数；
如果检测到DEC_MIL_STD_1553_H的逻辑值为0，则状态机将跳转到状态4，同时启动n_syn_cnt计数器，进行计数。
状态2(指令字(或状态字)帧同步段前半段提取状态)，如图2所示，帧同步段的前半段是指帧同步段最先产生的1.5个位时；
如果检测到DEC_MIL_STD_1553_H的逻辑值为0，则状态机跳转到状态3，否则状态一直停留在状态2。
状态3(指令字(或状态字)帧同步段后半段提取状态)，如图2所示，同步段的后半段是指同步段的前半段结束后的1.5个位时；
如果检测到p_syn_cnt的计数值等于48，则状态机跳转到状态6，否则状态一直停留在状态3。
状态4(帧同步段前半段提取状态)，如果检测到DEC_MIL_STD_1553_H的逻辑值为1，数据字同步头前半段提取状态则状态机跳转到状态5，否则状态一直停留在状态4；
状态5(帧同步段后半段提取状态)，如果检测到n_syn_cnt的计数值等于48，则状态机跳转到状态6，否则状态一直停留在状态5。
状态6(数据段提取状态)，数据段是指令字(或数据字，或状态字)中从帧同步段开始计算到奇偶校验位(不包括奇偶校验位)之间的16比特位数据；如果检测到bit_cnt等于15，则状态机跳转到状态7，否则一直停留在状态6.
状态7(奇偶校验位提取状态)，如果检测到bit_cnt的计数值等于16，则状态机跳转到状态7，否则状态一直停留在状态6；
状态8(下一帧检测状态)，按照MIL_STD_1553总线协议规定，总线收发器可以在传输完一个指令字(或数据字，或状态字)后，不进入总线空闲状态，而是直接传送下一个指令字(或数据字，或状态字)的帧同步段，继而传送下一个指令字(或数据字，或状态字)的数据段以及奇偶校验位；
因此，状态7的作用是用来判断下一帧总线是继续传送指令字(或数据字，或状态字)，还是进入总线空闲状态。如果检测到bus_idle_flag的逻辑值为0，则说明进入总线空闲状态，状态机跳转到状态0；如果检测到bus_idle_flag的逻辑值为1，则说明未进入总线空闲状态，而是继续进行下一个指令字(或数据字，或状态字)的传输，状态机跳转到状态1。

Claims (10)

1.一种MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其特征在于包括：
S1、设定MIL_STD_1553总线空闲状态时的电平是中间电平；
S2、由模数转换模块(A/D)对MIL_STD_1553信号进行处理后，在采样时钟的配合下，对处理后的信号进行抽点，将抽点后的信号送至数字比较模块
S3、在数字比较模块中，抽点信号分别与一大于中间电平的高触发阈值信号和一小于中间电平的低触发阈值信号比较，分别得到H信号和L信号；
S4、根据MIL_STD_1553总线输出信号的特征，由相位转换模块正相或反相地提取所述高触发信号以及低触发信号；
S5、逻辑判断模块根据提取后的H信号和L信号，检测帧数据的起始条件；
S6、由帧数据的起始条件确立帧数据起始后，通过帧同步段提取模块对帧数据的同步段进行提取，取得帧同步段；
S7、状态机对帧同步段进行识别，确定帧数据的类型为“指令字”或“状态字”或“数据字”；
S8、由帧字段提取模块对数据段进行提取；
S9、比较触发模块根据状态机识别帧数据的类型以及帧字段提取模块提取的帧字段与预设定的触发条件比较，产生触发信号，所述触发信号存储至采集控制模块，以供调用。
2.根据权利要求1所述的MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其特征在于，
S2、所述采样时钟模块的时钟频率固定为MIL_STD_1553总线传输速率的32倍频，即32MHz。
3.根据权利要求2所述的MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其特征在于，
S5、所述逻辑判断模块对所述H信号和L信号进行异或处理后逻辑取反，得逻辑判断信号，所述逻辑判断信号为高电平或低电平是所述帧数据的起始条件。
4.根据权利要求3所述的MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其特征在于，
S5、所述逻辑判断信号为高电平是所述帧数据的起始条件；
S6、在所述逻辑判断信号为高电平时，所述状态机对所述帧数据的帧同步段提取；
S7、状态机区分所述帧同步段分为前半段和后半段，且所述状态机根据所述帧同步段处于前半段时，高触发信号始终是高电平，识别帧数据是“指令字”或“状态字”；
S81、在H信号由高电平跳变为低电平时，帧同步段进入后半段且启动第一计数器，所述第一计数器在采样时钟信号的上升沿进行加1计数；
S82、由MIL_STD_1553总线协议，在第一计数器计数为48时，终止所述帧同步段的后半段，且由帧字段提取模块开始提取帧数据位于同步段后的数据段。
5.根据权利要求4所述的MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其特征在于，
S7、状态机区分所述帧同步段分为前半段和后半段，且所述状态机根据所述帧同步段处于前半段时，H信号始终为低电平，识别帧数据是“数据字”；
S81、在高触发信号由低电平跳变为高电平时，帧同步段进入后半段且启动第二计数器，所述第二计数器根据采样时钟信号的上升沿进行加1计数。
6.根据权利要求2所述的MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其特征在于，
S10、所述帧字段提取模块包括第三计数器、第四计数器、第五计数器和第六计数器，所述第三计数器和第四计数器的位宽均为4比特位，所述第五计数器和第六计数器的位宽为5比特位；
在H信号为高电平时，第三计数器会在采样时钟模块的每个上升沿加1，当H信号变为低电平时，第三计数器的计数值保留H信号电平改变之前的计数数值
在高触发信号为低电平时，第四计数器会在采样时钟模块的每个上升沿加1，当H信号变为高电平时，第四计数器的计数值保留H信号由低电平跳变为高电平前的计数数值；
在满足帧同步段起始条件后，所述第五计数器启动且在采样时钟的每个上升沿加1，所述第五计数器在计数值达到31时，由下一计数值清零；
所述第五计数器的计数值为31时，第三计数器以及第四计数器清零，
所述第五计数器的计数值介于16和31间的指定值时，比较所述第三计数器以及第四计数器的计数值大小，在第三计数器的计数值大于第四计数器的计数值时，MIL_STD_1553总线输出信号发生负向跳变且其实时数据对应逻辑值为1，在第三计数器的计数值小于第四计数器的计数值时，MIL_STD_1553总线输出信号发生正向跳变且其实时数据对应逻辑值为0，
所述第六计数器，在满足帧同步段起始条件时清零且在第五计数器的计数值达到31时加1，在所述第五计数器的计数值达到指定值时，赋值实时数据的逻辑值至串行数据内所述特定值减去15的位置。
7.根据权利要求6所述的MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其特征在于，在所述第六计数器的计数值达到16时，启动奇偶校验比较模块，对所述串行数据进行奇偶校验。
8.根据权利要求6所述的MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其特征在于，
所述奇偶校验比较模块统计串行数据中比特位为1的数据的个数进行统计，仅在统计的数据为偶数个时且串行数据第16位是1时，所述串行数据奇偶校验正确；
所述奇偶校验比较模块统计串行数据中比特位为0的数据进行统计，仅在统计的数据为奇数个时且串行数据第16位是0时，所述串行数据奇偶校验正确。
9.根据权利要求1所述的MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其特征在于，
S9、触发条件包括：
同步段触发，在所述帧同步段结束时触发；
帧类型触发：检测到符合设定条件的帧数据类型时触发。
10.根据权利要求1所述的MIL_STD_1553总线分析与触发方法，其特征在于，
S10、在下一位帧数据的起始条件满足后，对下一位帧数据进行提取。
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