CN109450761B

CN109450761B - 一种多功能1553b通信模块

Info

Publication number: CN109450761B
Application number: CN201811560721.2A
Authority: CN
Inventors: 陈卓; 何建樑; 叶明�
Original assignee: Chengdu Xuanjili Communication Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Xuanjili Communication Technology Co ltd
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: CN109450761A

Abstract

本发明公开了一种多功能1553B通信模块，其特征在于：包括FPGA和外部存储器；所述FPGA包括编码模块、译码模块、消息发送控制模块、消息处理模块、多功能调度模块、BC消息链表控制模块、RT消息控制模块、BM记录模块和主机接口模块。本发明多功能1553B通信模块，基于FPGA和外部存储器，实现多功能1553B，以降低仿真和测试的成本和复杂度。

Description

一种多功能1553B通信模块

技术领域

本发明涉及1553B总线领域，尤其是一种多功能1553B通信模块。

背景技术

1553B总线广泛应用于军机、运输机、客机和航天系统上；整个1553B总线系统由BC（总线控制器）、RT（远程终端）和BM（总线监控器）组成，采用总线型拓扑结构；总线控制器负责总线的调度、管理，是总线通讯的发起者和组织者；由于1553B总线采用中央集权式的总线管理，在整个通讯过程中，只有总线控制器是主动参与总线通讯的，所有的数据传输必须由总线控制器启动，远程终端只能被动的接收或者发送数据；总线上的所有通讯过程对总线监视器来说都是可见的，因而总线监视器能够全部或选择性的监视总线的通讯过程，对通讯状态进行分析和判断，给出参与总线通讯的总线控制器和各个远置终端的运行状态和健康状态。

目前1553B产品功能只能实现单功能（分时实现 BC、单个RT或BM中的一种功能）或有限的双功能（BC和BM同时工作、单个RT和BM同时工作）。在实际的总线仿真和测试过程中，使用单功能或双功能1553B产品则需要按照1553B的总线型拓扑结构搭建复杂的网络环境，使用多个设备模拟不同的功能，增加了仿真、测试的成本和复杂度，并降低效率。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种多功能1553B通信模块，基于FPGA和外部存储器，实现多功能1553B，即BC、31个RT和BM同时工作，以降低仿真和测试的成本和复杂度。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一种多功能1553B通信模块，包括FPGA和外部存储器；所述FPGA包括编码模块、译码模块、消息发送控制模块、消息处理模块、多功能调度模块、BC消息链表控制模块、RT消息控制模块、BM记录模块和主机接口模块；

所述编码模块，用于完成1553B消息字并串转换和曼彻斯特编码功能，实现将单极性不归零码转换为单极性曼码，并且完成同步头添加和奇偶校验，将编码后的曼码数据流发送至对外接口；

所述译码模块，通过判断当前编码模块是否正在发送消息字来选择接收数据源；对接收到的曼码数据流进行采样，判断是否为合法的1553B消息字并完成奇偶校验，将合法的1553B消息字转换为单极性不归零码，通过串并转换上传至消息处理模块；

所述消息处理模块，完成1553B协议不同类型消息的接收和处理；判断当前接收到的消息字是否为当前需要接收的消息字，得出消息合法性判定结果；判断是否需要通知BC消息链表控制模块和RT消息控制模块完成消息数据更新，产生各类消息中断；通知多功能调度模块判断是否需要启动发送；实现对非法和合法消息的缓存，并将缓存的消息上传至BM记录模块；

所述BM记录模块，完成消息的打包和缓存，并通过主机接口模块通知主机读取消息；

所述BC消息链表控制模块，实现BC消息链表的智能调度和数据更新；BC消息链表控制模块根据消息处理模块产生的消息中断，判断当前需要消息发送控制模块发送新消息或更新接收到的消息，在消息发送完成后指向下一条，即将发送的消息，并产生中断供主机读取；

RT消息控制模块，实现RT消息收发缓存及方式指令消息处理并产生中断，供主机读取；

所述多功能调度模块，接收来自消息处理模块和BC消息链表控制模块的启动发送申请，并判断当前需要发送哪种类型的消息字；完成消息响应时间、消息间隔时间的控制；

所述消息发送控制模块，接收来自多功能调度模块或BC消息链表控制模块的启动发送命令，并缓存来自BC消息链表控制模块或RT消息控制模块写入的待发送消息数据；

所述存储管理模块，完成BC、31个RT、BM消息外部存储空间的地址管理和数据访问；

所述主机接口模块，用于主机访问多功能1553B各个模块寄存器，通过配置BC、31个RT、BM中的使能寄存器任意开关各功能，通过中断通知主机完成各类消息包读取和写入。

作为优选，所述译码模块，当编码模块处于发送使能状态时，译码模块通过多路选择器接收来自编码模块编码后的内部数据；当编码模块处于发送禁止状态时，译码模块接收来自对外接口的数据。

作为优选，所述多功能调度模块，当BC消息链表控制模块需要发送BC消息时，通过BC消息链表控制模块将需要发送的消息写入消息发送控制模块，缓存并根据消息周期启动发送；当需要RT响应消息时，则通过检查内部的RT使能寄存器中RT地址和子地址使能状态后通过RT消息控制模块将需要发送的消息写入消息发送控制模块，缓存并自动启动发送。

作为优选，所述BC消息链表控制模块通过访问外部存储空间中的BC消息链表结构，实现链表消息发送和接收，支持周期消息和非周期消息两种模式。

作为优选，所述BC消息链表结构包含字段：下一条消息指针、上一条消息指针、消息控制字段、消息间隔时间、消息类型和消息数据字段；通过消息控制字段可以判断当前消息为普通消息、空消息、跳转消息、重试消息或帧结束消息。

作为优选，所述RT消息控制模块，当消息处理模块判断当前需要发送RT消息时，RT消息控制模块根据当前消息命令字中RT地址、子地址、收发方向位译码出的地址信息读取RT缓存中对应区域，并写入消息发送控制模块；当判断当前需要接收RT消息时，使用与发送相同的译码方式写入RT缓存中的对应区域；若当前的消息为RT方式指令消息时，根据不同的方式码值完成对应的操作。

作为优选，所述主机接口模块、BC消息链表控制模块、RT消息控制模块和BM记录模块分别通过存储管理模块完成对各消息的写入、更新和读取。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、实现1553B多功能用法，在同一设备上可以同时模拟BC、最多31个RT和BM功能，简化仿真测试环境复杂度和降低成本。

2、通过寄存器配置可以向下兼容单功能和双功能，适用于各种应用场合。

3、采用VHDL语言设计通过FPGA实现的1553B多功能用法可任意裁剪增加，方便修改。

4、通过更换不同的主机接口模块可以快速适应各类主机接口，如PCIE、USB、以太网、Local Bus等。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明一种多功能1553B通信模块的结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1 ，本发明一种多功能1553B通信模块，包括FPGA和外部存储器；所述FPGA包括编码模块、译码模块、消息发送控制模块、消息处理模块、多功能调度模块、BC消息链表控制模块、RT消息控制模块、BM记录模块和主机接口模块；

编码模块完成1553B消息字并串转换和曼彻斯特编码功能，实现将单极性不归零码转换为单极性曼码并且完成同步头添加和奇偶校验，将编码后的曼码数据流发送至对外接口。

译码模块通过判断当前编码模块是否正在发送消息字来选择接收数据源；当编码模块处于发送使能状态时，译码模块通过多路选择器接收来自编码模块编码后的内部数据；当编码模块处于发送禁止状态时，译码模块接收来自对外接口的数据；译码模块通过高频采样方式对接收到的曼码数据流进行采样，判断是否为合法的1553B消息字并完成奇偶校验，将合法的1553B消息字转换为单极性不归零码，最后通过串并转换上传至消息处理模块。

消息处理模块完成1553B协议10种不同类型消息的接收和处理；根据接收状态机判断当前接收到的消息字是否为当前需要接收的消息字，给出消息合法性判定结果，判断是否需要通知BC消息链表控制模块和RT消息控制模块完成消息数据更新，产生各类消息中断，通知多功能调度模块判断是否需要启动发送；此外，消息处理模块实现对非法和合法消息的缓存，并将缓存的消息上传至BM记录模块。

多功能调度模块接收来自消息处理模块和BC消息链表控制模块的启动发送申请，并判断当前需要发送哪种类型的消息字。当BC消息链表控制模块需要发送BC消息时，首先通过BC消息链表控制模块将需要发送的消息写入消息发送控制模块缓存并根据消息周期启动发送；当需要RT响应消息时，则通过检查内部的RT使能寄存器中RT地址和子地址使能状态后通过RT消息控制模块将需要发送的消息写入消息发送控制模块缓存并自动启动发送。此外，多功能调度模块完成消息响应时间、消息间隔时间的控制。

BC消息链表控制模块实现BC消息链表的智能调度和数据更新。BC消息链表控制模块通过访问外部存储空间中的BC消息链表结构实现链表消息发送和接收，支持周期消息和非周期消息两种模式。BC消息链表结构包含下一条消息指针、上一条消息指针、消息控制字段、消息间隔时间、消息类型、消息数据等字段。通过消息控制字段可以判断当前消息为普通消息、空消息、跳转消息、重试消息或帧结束消息。BC消息链表控制模块根据消息处理模块产生的消息中断判断当前需要消息发送控制模块发送新消息或更新接收到的消息，在消息发送完成后指向下一条即将发送的消息，并产生中断供主机读取。

RT消息控制模块实现RT消息收发缓存及方式指令消息处理并产生中断供主机读取。当消息处理模块判断当前需要发送RT消息时，RT消息控制模块根据当前消息命令字中RT地址、子地址、收发方向位译码出的地址信息读取RT缓存中对应区域并写入消息发送控制模块。当判断当前需要接收RT消息时，使用与发送相同的译码方式写入RT缓存中的对应区域。若当前的消息为RT方式指令消息时，根据不同的方式码值完成对应的操作。

BM记录模块完成消息的打包和缓存，打包的内容除消息数据本身外增加时标、状态等附加信息，并通过主机接口模块通知主机读取消息。

存储管理模块完成BC、31个RT、BM消息外部存储空间的地址管理和数据访问。主机接口模块、BC消息链表控制模块、RT消息控制模块和BM记录模块均可以通过存储管理模块完成对各消息的写入、更新、读取等操作。

主机接口模块提供主机访问多功能1553B各个模块寄存器的能力，通过配置BC、31个RT、BM中的使能寄存器可以任意开关各功能，通过中断通知主机完成各类消息包读取和写入。

在实施例中，多功能1553B通信模块中包含BC消息链表控制模块、RT消息控制模块、BM记录模块，分别与其他模块之间的交互，完成BC、RT、BM的功能，并且还包含有多功能调度模块，能够自动调整不同功能之间的关系，从而既能实现单独的功能，也能实现BC、RT和BM的同时工作。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种多功能1553B通信模块，其特征在于：包括FPGA和外部存储器；所述FPGA包括编码模块、译码模块、消息发送控制模块、消息处理模块、多功能调度模块、BC消息链表控制模块、RT消息控制模块、BM记录模块、存储管理模块和主机接口模块；

所述主机接口模块，用于主机访问多功能1553B各个模块寄存器，通过配置BC、31个RT、BM中的使能寄存器任意开关各功能，通过中断通知主机完成各类消息包读取和写入；

所述主机接口模块、BC消息链表控制模块、RT消息控制模块和BM记录模块分别通过存储管理模块完成对各消息的写入、更新和读取。

2.如权利要求1所述的多功能1553B通信模块，其特征在于：所述译码模块，当编码模块处于发送使能状态时，译码模块通过多路选择器接收来自编码模块编码后的内部数据；当编码模块处于发送禁止状态时，译码模块接收来自对外接口的数据。

3.如权利要求1所述的多功能1553B通信模块，其特征在于：所述多功能调度模块，当BC消息链表控制模块需要发送BC消息时，通过BC消息链表控制模块将需要发送的消息写入消息发送控制模块，缓存并根据消息周期启动发送；当需要RT响应消息时，则通过检查内部的RT使能寄存器中RT地址和子地址使能状态后通过RT消息控制模块将需要发送的消息写入消息发送控制模块，缓存并自动启动发送。

4.如权利要求1所述的多功能1553B通信模块，其特征在于：所述BC消息链表控制模块通过访问外部存储空间中的BC消息链表结构，实现链表消息发送和接收，支持周期消息和非周期消息两种模式。

5.如权利要求1所述的多功能1553B通信模块，其特征在于：所述BC消息链表结构包含字段：下一条消息指针、上一条消息指针、消息控制字段、消息间隔时间、消息类型和消息数据字段；通过消息控制字段可以判断当前消息为普通消息、空消息、跳转消息、重试消息或帧结束消息。

6.如权利要求1所述的多功能1553B通信模块，其特征在于：所述RT消息控制模块，当消息处理模块判断当前需要发送RT消息时，RT消息控制模块根据当前消息命令字中RT地址、子地址、收发方向位译码出的地址信息读取RT缓存中对应区域，并写入消息发送控制模块；当判断当前需要接收RT消息时，使用与发送相同的译码方式写入RT缓存中的对应区域；若当前的消息为RT方式指令消息时，根据不同的方式码值完成对应的操作。