CN111541595B - 1553b总线数据通信方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种1553B总线数据通信方法和系统，应用在嵌入式操作系统中，所述嵌入式操作系统中加载有总线控制器BC的驱动程序和应用程序；该方法包括：步骤S1：将所有数据包分成不大于32个字的单消息；步骤S2：BC按照轮转的RT子地址，向RT发送单消息，并在消息内容中约定数据传输协议；步骤S3：RT按照单消息中断方式，依次接收各个RT子地址传输的单消息，并对所述单消息进行协议解析。本发明简化了1553B总线应用程序与驱动程序之间的接口，实现了1553B总线驱动软件的通用化设计，通过驱动软件对应用软件的透明化、标准化设计，降低了1553B总线应用程序的开发难度，提升了软件开发效率。

Description

1553B总线数据通信方法和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及1553B总线数据通信方法和系统。

背景技术

MIL-STD-1553B(飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线)是一种数字式时分制串行数据总线，具有高可靠、抗干扰能力强、灵活、速率较高、扩充和维护简便等特点，因而被广泛应用于国内外航空和航天电子系统的通信网络的设计中。1553B总线的传输协议为命令/响应方式，数据传输的最小单位为“总线消息”，所有的消息传输均由BC(总线控制器)发出命令，RT(远程终端)响应。

当前航空、航天电子产品逐步向模块化、产品化发展，特别是综合电子的发展，由此带来的软件复杂度也迅速提高。嵌入式操作系统具有多任务调度机制、多任务同步机制、内存管理机制、文件系统、标准驱动接口等功能特性，可以快速、高效的实现航空、航天电子系统嵌入式软件的开发。

基于操作系统开发的硬件驱动程序，可以实现底层硬件对应用程序的隐藏，应用程序只需要操作驱动程序提供的标准接口，就可以实现相应的硬件控制操作。由于目前在不同型号任务之间1553B总线数据通信协议差异大，消息传输方式多，1553B总线芯片可以配置成BC、RT等不同的工作模式，以及BC主动、RT被动等特性，对基于操作系统平台的1553B总线驱动软件通用化、透明化设计带来很多困难。

因此，设计一种型号通用的1553B总线通信协议，并在此基础上开发出相应的基于操作系统平台的标准的、通用的，可以同时适应BC、RT等不同工作模式的1553B总线驱动程序，成为了现今航空、航天嵌入式系统开发亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种1553B总线数据通信方法和系统。

第一方面，本发明提供一种1553B总线数据通信方法，应用在嵌入式操作系统中，所述嵌入式操作系统中加载有总线控制器BC的驱动程序和应用程序；所述方法包括：

步骤S1：将所有数据包分成不大于32个字的单消息；

步骤S2：BC按照轮转的RT子地址，向RT发送单消息；

步骤S3：RT按照单消息中断方式，依次接收各个RT子地址传输的单消息，并对所述单消息内容进行协议解析。

可选地，所述步骤S1包括：

将所有数据包分成不大于32个字的若干条单消息，且每一条单消息起始位置预留有传输协议用的固定空间。

可选地，所述步骤S2包括：

根据指定的RT地址，按照轮转的方式选择RT子地址；

按照所述RT子地址，依次向RT发送单消息；其中，所述单消息的消息内容遵循预设的数据传输协议。

可选地，所述步骤S3包括：

当RT接收到来自BC的单消息时，RT的驱动程序解析出针对所述单消息的中断信息；

根据所述中断信息，依次接收各个RT子地址传输的单消息，并按照所述单消息对应的数据传输协议对所述单消息内容进行协议解析。

可选地，所述方法还包括：

控制BC的应用程序与BC的驱动程序之间通过消息类型、通道号、RT地址、数据长度、状态字、有效数据、接收起始RT子地址、接收消息总数字段进行交互。

可选地，所述方法还包括：

当BC的应用程序读取完整数据包之后，向对应的RT发送数据结束字消息。

可选地，所述方法还包括：

当BC的驱动程序接收到应用程序发送的写入消息为发送消息指令时，根据应用程序传输的RT地址，获取轮转的RT子地址；

根据RT地址、消息类型、RT子地址，构造消息命令字和控制。

可选地，所述方法还包括：

当BC的驱动程序接收到应用程序发送的写入消息为接收消息指令时，获取待发送数据包消息总数和起始RT子地址；

若待传输消息条数不为0，则根据RT地址、消息类型、RT子地址，构造消息命令字和控制字；

将消息命令字和控制字写入消息堆栈，启动消息发送程序，并将待传输消息的条数减1，将RT子地址加1；

若待传输消息条数为0，则结束数据包读取流程。

第二方面，本发明提供一种1553B总线数据通信系统，所述系统包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用执行所述存储器中存储的计算机程序时，执行如第一方面中任一项所述的1553B总线数据通信方法。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的1553B总线数据通信方法和系统，简化了1553B总线应用程序与驱动程序之间的接口；将数据传输协议通过消息内容传递，而不是RT子地址约定，实现了1553B总线驱动软件的通用化设计；通过驱动软件对应用软件的透明化、标准化设计，降低了1553B总线应用程序的开发难度，提升了软件开发效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的一种1553B总线数据通信方法的流程示意图；

图2为本发明提供的BC应用程序从RT读取消息的流程示意图；

图3为本发明提供的BC驱动程序处理用户写入的消息的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明提供的一种1553B总线数据通信方法的流程示意图。该方法应用在嵌入式操作系统中，嵌入式操作系统中加载有总线控制器BC的驱动程序和应用程序；方法包括：步骤S1：将所有数据包分成不大于32个字的单消息；步骤S2：BC按照轮转的RT子地址，向RT发送单消息；步骤S3：RT按照单消息中断方式，依次接收各个RT子地址传输的单消息，并对单消息内容进行协议解析。

在所述步骤S1中，所有大的数据包均划分成单消息，分配到连续若干的子地址传输。所有消息收发，均采用单消息的方式传输。RT应用程序无需配置各RT子地址的工作模式，RT驱动程序不需要干预RT子地址的查找表，在单消息模式下，芯片会自动复位查找表指针。

在步骤S2中，BC往RT发送消息时，RT子地址不限定，而是采用轮转的方式，且消息间隔和数据包总大小不受限制，可以提升1553B总线驱动软件设计的通用性。

具体地，当BC往RT发送数据时，全部采用单消息的方式，且只需指定RT地址，驱动程序根据该RT地址顺序轮转获得相应的RT子地址，若是一个由多条消息组成的数据包，则分多包写入，驱动程序分配连续的RT子地址分别发送，不会存在数据覆盖的问题；应用程序根据协议约定，在每条消息数据内容中填入协议信息，记录数据类型、消息序号等信息，驱动程序与具体的数据通信协议细节无关。

在预设协议下设计的1553B总线驱动软件可以适用于BC和RT等不同的工作模式；采用根据协议约定BC从RT读取消息的RT子地址，且BC通过消息结束字通知RT的方式，解决了RT在被动的情况下，应用程序何时更新数据，更新何种数据的问题，提升了异步通信的可靠性。所有BC从RT接收数据均采用单消息方式传输，针对某个数据包，其传输RT子地址和消息总数由应用程序根据通信协议指定，通过参数传给驱动程序，这样便于驱动程序的通用化设计。

本发明解决了因不同型号通信协议细节的差异而导致驱动软件难以实现通用化设计的难题；通过驱动程序对1553B总线通信处理过程的标准化封装，对应用程序隐藏了底层硬件实现细节，提升了应用程序开发效率。

可选地，步骤S1包括：将所有数据包分成不大于32个字的若干条单消息，且每一条单消息起始位置预留有传输协议用的固定空间。

具体地，设计每条消息内容的第一个字用作通信协议，即每条消息有效数据内容最多31个字；BC发送给RT地址3设备的遥控注入数据包共60个字，因此将其拆分成两包，第一包31个字，第二包29个字；BC从RT地址3设备读取的常规遥测数据包共80个字，拆分成三包，前两包31个字，第三包18个字。

本实施例中，所有的消息固定采用单消息方式传输，可以简化应用程序与驱动程序之间的接口，应用程序不需要了解和干预1553B总线的工作方式。所有BC给RT发送的消息均采用单消息方式传输，且采用RT子地址轮转的方式，将协议细节放到传输数据中实现，实现数据通信与硬件(RT子地址)无关的目的，便于驱动程序的通用化设计。

可选地，步骤S2包括：根据指定的RT地址确定待发送数据的RT；按照轮转的方式选择RT子地址；按照RT子地址，依次向RT发送单消息；其中，单消息的消息内容遵循预设的数据传输协议。

具体地，例如，BC发送数据时，设定在每个RT设备RT子地址1～30之间顺序轮转，首次传输从1开始，依次向后轮转，递增到30之后再回到1。约定每条消息的第一个字的数据通信协议如下：高8位表示数据类型，低8位表示消息序号，例如1表示发送遥控指令，2表示发送遥控注入数据，3表示常规遥测数据采集，4表示常规遥测数据包传输结束字，诸如此类。

示例性的，针对所有的BC从RT接收数据，均采用单消息的方式传输，对于一个较长的数据包，协议指定通过连续若干个RT子地址依次传输。

需要说明的是，BC从RT读取数据，协议约定不同数据类型传输使用的RT子地址。例如，协议约定BC从RT地址3设备读取的常规遥测数据信息，通过RT子地址1～3传输。

可选地，步骤S3包括：当RT接收到来自BC的单消息时，RT的驱动程序解析出针对单消息的中断信息；根据中断信息，依次接收各个RT子地址传输的单消息，并按照单消息对应的数据传输协议对单消息进行内容解析。

示例性的，RT驱动程序设置所有的接收子地址均为单消息中断方式，设置所有的发送子地址均为单消息非中断方式，用于响应BC发送的消息，然后再对消息内容中的协议进行解析并处理。RT应用程序根据协议指定要发送的消息RT子地址。例如，RT收到BC传输的消息，RT驱动程序解析中断，并将相应的数据传给应用程序。RT应用程序解析消息内容的第一个字，如果是收齐连续传输的两条遥控注入消息，则对遥控注入数据包处理；如果是收到常规遥测数据传输消息，则启动遥测数据处理，分别往RT发送子地址1～3写入新的遥测数据。RT驱动程序收到应用程序写入RT发送子地址1～3的消息，将对应的数据分别存入消息对应的缓冲区中。如果RT软件是非基于操作系统的单片机软件，RT软件通过设置遥测数据包的最后一条消息即发送子地址3消息结束中断来实现常规遥测数据发送同步。

本实施例中，RT驱动程序设置所有的接收子地址均为单消息中断方式，发送子地址为单消息非中断方式；RT应用程序处理接收消息时，从每条消息数据内容解析收到的消息；RT应用程序处理发送数据时，应按照协议指定RT子地址。

可选地，上述方法还包括：控制BC的应用程序与BC的驱动程序之间通过消息类型、通道号、RT地址、数据长度、状态字、有效数据、接收起始RT子地址、接收消息总数字段进行交互。

上述方式中，BC应用程序与驱动程序之间只需要通过消息类型、通道号、RT地址、有效数据等字段进行交互，驱动程序的处理过程对应用程序完全透明。约定应用程序与驱动程序之间只需(但不限于)通过消息类型、通道号、RT地址、数据长度、状态字、有效数据、接收起始RT子地址、接收消息总数等字段进行交互，其他细节全部隐藏。

本实施例中，为简化驱动程序与应用程序之间的接口，隐藏硬件实现细节，应用程序只需将待传输消息的相关信息传给驱动程序，具体的硬件操作交给驱动程序完成。例如，BC往RT地址3设备发送第一条遥控注入数据消息时，应用程序将消息类型为BC给RT发送数据、RT地址为3、数据长度32、32字的有效数据等信息通过参数传递给驱动程序；驱动程序根据以上信息构造消息控制字、命令字等信息，启动数据传输；数据传输结束并产生中断后，将状态字等信息传递给应用程序。

可选地，方法还包括：当BC的应用程序在启动数据接收时，向待发送数据的RT发送数据读取消息；当BC的应用程序读取完整数据包之后，向对应的RT发送数据结束字消息。

当考虑1553B总线BC主动、RT被动的特性，在BC读取数据时，应用程序应主动发起数据读操作，且数据读取结束后，发送消息通知RT，实现数据同步。图2为本发明提供的BC应用程序从RT读取消息的流程示意图，如图2所示，BC从RT设备读取常规遥测信息时，应先发送一条读取常规遥测参数的消息，应用程序将消息类型为BC从RT读取数据、RT地址为3、起始RT子地址为1，消息总数为3等信息传递给驱动程序。驱动程序获取相关信息后，从RT地址3设备的RT子地址1～3连续发送三条数据读取消息命令，并依次将读取的数据传给应用程序。应用程序读取完三条消息后，发送一条常规遥测传输结束字消息给RT地址3设备。

如果RT软件是非基于操作系统的单片机软件，BC应用程序也可以不发送常规遥测传输结束字消息，RT软件通过设置遥测数据包的最后一条消息即发送子地址3消息结束中断来实现常规遥测数据发送同步。

示例性的，BC应用程序在启动数据接收时，应先向目标RT发送一条数据读取消息，整包数据(不论是单条还是多条消息)读完后，BC向相应的RT设备发送一条数据结束字消息，RT软件收到并解析该结束字消息后，准备下一包数据发送，这样便于数据同步，并解决了BC主动、RT被动的问题。

具体地，根据1553B总线的工作特性，所有消息的传输均由BC发起，所以BC应用程序在启动数据接收时，应先发送一条数据读取消息，驱动程序根据该消息向指定的RT发送数据读取命令，然后RT芯片往BC传输数据，整个数据包读完后，向RT发送一条数据结束字消息通知对方整包数据读取结束。

可选地，方法还包括：当BC的驱动程序接收到应用程序发送的写入消息为发送消息指令时，根据应用程序传输的RT地址，获取轮转的RT子地址；根据RT地址、消息类型、RT子地址中的任一或者任多参数的组合，构造消息命令字和控制字；将消息命令字和控制字写入消息堆栈，并启动消息发送程序。

可选地，方法还包括：当BC的驱动程序接收到应用程序发送的写入消息为接收消息指令时，获取待发送消息总数和起始RT子地址；若待传输消息条数不为0，则根据RT地址、消息类型、RT子地址，构造消息命令字和控制字；将消息命令字和控制字写入消息堆栈，启动消息发送程序，并将待传输消息的条数减1，将RT子地址加1；若待传输消息条数为0，则结束消息写入流程。

具体地，由于BC接收数据时，会先写一条数据读取消息，因此，驱动程序应区分是数据发送命令还是数据读取命令，并按照相应的步骤处理。具体流程如图3所示。

本实施例中，BC驱动程序处理应用程序写入的消息时，对发送消息和接收消息区分处理，并反馈应用程序传输状态、有效数据等信息。

本发明解决了因不同型号通信协议细节的差异而导致软件设计各不相同的问题，简化了应用程序与驱动程序之间的接口，提升了1553B总线驱动程序设计的通用性；通过驱动程序对1553B总线通信处理过程的标准化封装，实现了底层硬件细节对应用程序设计的透明化，提升了应用程序开发效率。

本发明提供还提供一种1553B总线数据通信系统，系统包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器调用执行存储器中存储的计算机程序时，执行如第一方面中任一项的1553B总线数据通信方法。

需要说明的是，本发明提供的所述1553B总线数据通信方法中的步骤，可以利用1553B总线数据通信系统中对应的模块、装置、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照所述系统的技术方案实现所述方法的步骤流程，即，所述系统中的实施例可理解为实现所述方法的优选例，在此不予赘述。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种1553B总线数据通信方法，其特征在于，应用在嵌入式操作系统中，所述嵌入式操作系统中加载有总线控制器BC的驱动程序和应用程序；所述方法包括：

步骤S1：将所有数据包分成不大于32个字的单消息；

步骤S2：BC按照轮转的RT子地址，向RT发送单消息；当BC往RT发送数据时，全部采用单消息的方式，且只需指定RT地址，驱动程序根据该RT地址顺序轮转获得相应的RT子地址，若是一个由多条消息组成的数据包，则分多包写入，驱动程序分配连续的RT子地址分别发送；当BC的应用程序分多个单消息读取完整数据包之后，向对应的RT发送数据结束字消息；

步骤S3：RT按照单消息中断方式，依次接收各个RT子地址传输的单消息，并对所述单消息内容进行协议解析。

2.根据权利要求1所述的1553B总线数据通信方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

将所有数据包分成不大于32个字的若干条单消息，且每一条单消息内容起始位置预留有传输协议用的固定空间。

3.根据权利要求1所述的1553B总线数据通信方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

在BC发送消息时，根据指定的RT地址，按照轮转的方式选择RT子地址；

按照所述RT子地址，依次向RT发送单消息；其中，所述单消息的消息内容遵循预设的数据传输协议。

4.根据权利要求1所述的1553B总线数据通信方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

当RT接收到来自BC的单消息时，RT的驱动程序解析出针对所述单消息的中断信息；

根据所述中断信息，依次接收各个RT子地址传输的单消息，并传递给RT的应用程序；RT的应用程序按照所述单消息对应的数据传输协议对所述单消息进行内容解析。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的1553B总线数据通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制BC的应用程序与BC的驱动程序之间通过消息类型、通道号、RT地址、数据长度、状态字、有效数据、接收起始RT子地址、接收消息总数字段进行交互。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的1553B总线数据通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

当BC的驱动程序接收到应用程序发送的写入消息为接收消息指令时，获取待接收数据包消息总数和起始RT子地址；

若待传输消息条数不为0，则根据RT地址、消息类型、RT子地址，构造消息命令字和控制字；

将消息命令字和控制字写入消息堆栈，启动消息发送程序，并将待传输消息的条数减1，将RT子地址加1；

若待传输消息条数为0，则结束数据包读取流程。

7.一种1553B总线数据通信系统，其特征在于，所述系统包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用执行所述存储器中存储的计算机程序时，执行如权利要求1-6中任一项所述的1553B总线数据通信方法。

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