CN112118165A - 一种1553b总线消息通道切换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种1553B总线消息通道切换控制方法，属于1553B总线通信技术领域。本发明与现有技术方法相比，能够利用总线寂静期实时更新标记每个总线节点的AB通道状态，且针对每种消息均提出了有效的通道选择和切换的方法，尤其是对复杂的RT→RT类型消息的调度控制提供了一种更完美的解决方案，可在维持原有系统架构不变的前提下，提高总线通信的效率和容错性，最大限度地保证设备间的正常通信。

Description

一种1553B总线消息通道切换控制方法

技术领域

本发明属于1553B总线通信技术领域，具体涉及一种1553B总线消息通道切换控制方法。

背景技术

1553B总线是美军标MIL-STD-1553B定义的一种数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线，该总线标准对总线的结构、消息组织形式、数据传输方法、硬件特性等进行了严格定义，由于其具有网络结构简单、可靠性和实时性能好等优点，目前已被广泛应用于航空、航天、舰船等军事领域中。

结合使用性能、开发和维护成本等需求，实际中应用的1553B总线多采用双冗余方式，包括总线控制器BC、远程终端RT、总线监视器BM内的每个终端都采用AB两个通道互为备份的方式接入总线。在实际的数据传输时，具体每条消息传输通道的选择通过BC的组织调度来实现。BC通过实际总线状态在AB通道之间进行实时切换来组织消息，从而使数据传输具有冗余和容错能力，目前尚无统一的总线消息通道选择和切换的规范，主要存在以下几种思路：

1、BC先将所有消息在主A通道进行消息调度，若A通道某终端的消息传输错误且重试超过设定的上限次数均失败，则切换所有消息至备份B通道上进行传输，反之，再切换为A通道。此种方式在一组消息传输的大周期内，所有消息均在一个通道上进行传输，调度策略简单明确，但对于终端设备AB通道各有故障的情况处理效果欠佳。

2、发明专利201710148134.1(授权日2019.12.20)一种兼顾1553B双总线网络性能监测的故障检测及切换方法，在飞行器起飞前测试阶段，A、B双总线网络上均进行一部分1553B总线数据通讯，可以监测1553B双总线的各个通道及节点的性能，发明针对总线网络上的不同节点设置了不同的故障检测及故障情况下的总线切换方法，在飞行器系统飞行过程中总线节点出现故障的情况，实时进行故障切换。但该发明仅对BC→RT和RT→BC两种类型的消息的总线切换方法进行了设计，无法处理更复杂的RT→RT类型的消息；且在飞行过程中，缺少对各节点AB通道信息的实时维护。

3、发明专利201711110828.2(申请日2017.11.10)一种1553B总线错误消息重试管理方法，创造设计了一种1553B总线错误消息重试管理方法，通过上下网查询策略记录BC与各RT之间的通道状态，并将1553B总线消息分为两类分别处理，对于BC和RT之间的消息传输及RT与RT之间的消息传输，采用不同的错误重试管理策略，在实现消息错误重试功能的同时，避免了错误消息在两个通道的多次切换，降低了总线负载，提升了消息传输效率、可靠性以及消息接收的实时性。但该发明对RT→RT类型消息处理策略效率较低，且对于两个RT分别在不同通道断开的情况，该方法进行多次通道切换尝试后依然无法传输。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何针对现有总线通道选择和切换技术中存在的问题，提供一种1553B总线消息通道切换控制方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种1553B总线消息通道切换控制方法，该方法中，总线控制器BC在每个总线调度大周期的寂静期对总线内所有RT的两条通道，即A、B通道的通断情况分别标记，然后根据标记信息进行消息的通道选择，对于非RT→RT类型的消息根据单终端AB通道通断情况直接进行通道选择和切换，对于RT→RT类型消息综合两个RT通道通断情况实施具体的消息组织调度方法，其中，大周期为所有消息均至少被调度过一次的时间。

优选地，该方法具体包括以下步骤：

首先，总线控制器BC在启动后，在每个总线调度的大周期均对总线内的所有RT分别进行A、B通道上线情况查询，对于上线RT维护A、B通道的通断状态，并经状态字上报或存储；

然后，总线各终端设备运行后，将各消息类型的通道选择方法拆分为以下三种情况进行设计：BC→RTs广播消息、单RT的通信或控制消息和RT到RT传输的消息三种情况。

优选地，对于BC→RTs广播消息，在每个大周期开始时进行广播消息的发送，以保证时间戳的对齐，具体通道选择分为3种情况：若所有上线RT在A通道通信均正常，且存在上线RT在B通道通信不正常的情况，则将广播消息一直在A通道发送；若所有上线RT在B通道通信均正常，且存在RT在A通道通信不正常的情况，则将广播消息一直在B通道发送；对于其他所有情况，在每次大周期重复时将广播消息的通道进行切换。

优选地，对于单终端RT的通信或控制消息，包括RT→BC消息、BC→RT消息、带数据字的方式指令发送、带数据字的方式指令接收和不带数据字的方式指令共五种消息，由于是BC与单个终端RT进行通信，均可采用对单个RT管理的方式统一进行通道选择和切换的管理。

优选地，采用对单个RT管理的方式统一进行通道选择和切换的管理的方法如下：

其中，BC根据最新查询更新的各RT的AB通道上线情况，来进行单个RT消息调度时的通道的选择，存在3种情况：若该RT的AB通道均不通，则不进行该条消息的调度；若B通道通信正常A通道通信不正常，则在B通道进行调度；其他情况均在A通道上进行调度。

优选地，对于终端RT到终端RT传输的消息，根据最新查询更新的各RT的AB通道上线信息，存在4种情况：若两个RT的A通道均正常，则直接在A通道上进行消息调度；若两个RT的B通道均正常，且至少存在一个RT的A通道不通，则直接在B通道上进行消息调度；若两个RT中至少存在1个RT的AB通道均不通，即RT不在线，则不进行消息的调度；若两个RT中，其中一个仅在A通道正常，另一个仅在B通道正常，首先BC在A通道上组织RT→BC的消息得到发送RT的数据内容，然后在B通道上组织BC→RT的消息将数据发送给接收RT，通过将一条RT→RT消息拆分为两条RT→BC、BC→RT的消息解决无法通信的问题。

优选地，在将RT到RT消息拆分为两条时，BC调度的子地址和原子地址保持一致。

优选地，将一条RT→RT消息拆分为两条RT→BC、BC→RT的消息的策略由底层MBI板执行。

优选地，对于BC→RTs广播消息中所述其他所有情况，在每次大周期重复时将广播消息的通道进行切换时，第一个大周期广播消息在通道A上发送，第二个大周期则在B上发送，第三个大周期在A上发送，依次循环。

本发明还提供了一种所述的方法在1553B总线通信技术领域中的应用。

(三)有益效果

本发明在每个总线调度的大周期对管理RT的AB通道通断情况分别标记，用于后续总线通道选择和平时各通路的检查和维护，然后根据标记信息进行消息调度的通道选择，对于非RT→RT类型的消息根据单终端AB通道通断情况直接进行通道选择和切换，对于RT→RT类型消息综合两个RT通道通断情况实施具体的消息组织调度方法。本方法与现有技术方法相比，能够利用总线寂静期实时更新标记每个总线节点的AB通道状态，且针对每种消息均提出了有效的通道选择和切换的方法，尤其是对复杂的RT→RT类型消息的调度控制提供了一种更完美的解决方案，可在维持原有系统架构不变的前提下，提高总线通信的效率和容错性，最大限度地保证设备间的正常通信。

附图说明

图1是本发明一种1553B总线消息通道切换控制方法中总线拓扑结构图；

图2是本发明一种1553B总线消息通道切换控制方法中广播消息通道选择流程图；

图3是本发明一种1553B总线消息通道切换控制方法中单RT消息通道选择流程图；

图4是本发明一种1553B总线消息通道切换控制方法中RT到RT消息通道选择流程图；

图5是本发明一种1553B总线消息通道切换控制方法中开始时节点连接情况图；

图6是本发明一种1553B总线消息通道切换控制方法中结束前节点连接情况图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

参照图1中常见的总线拓扑结构图，本发明一种1553B总线消息通道切换控制方法中涉及图中的总线控制器BC及多个终端RT，这里无需考虑总线控制器与备份控制器之间的通信及替代逻辑，仅对当前运行的总线控制器的操作进行约束，BM作为总线监听器只收不发，也对本方法的实施无影响。总线控制器BC在每个总线调度大周期的寂静期对总线内所有RT的两条通道，即A、B通道的通断情况分别标记，然后根据标记信息进行消息的通道选择，对于非RT→RT类型的消息根据单终端AB通道通断情况直接进行通道选择和切换，对于RT→RT类型消息综合两个RT通道通断情况实施具体的消息组织调度方法，其中，大周期为所有消息均至少被调度过一次的时间。

具体技术方案如下：

首先，总线控制器BC在启动后，在每个总线调度的大周期均对管理的所有RT分别进行AB通道上线情况查询，对于上线RT维护A、B通道的通断状态，并经状态字上报或存储，可通过人机界面接口查询显示每个RT不同通道的上线情况，使用和维护人员可通过此接口查看实时情况，结合各节点的上电状态，可及时有效地发现总线的故障并解决。

然后，总线各终端设备运行起来后，将各消息类型的通道选择方法拆分为以下三种情况进行设计：BC→RTs广播消息、单RT的通信或控制消息和RT到RT传输的消息三种情况。

(1)BC→RTS广播消息

由于广播消息无需RT响应状态字的机制，要保证最多的RT收到广播消息，要求BC对于所管理RT的情况综合来采用合适的通道选择方法。

结合图2，在每个大周期开始时进行广播消息的发送，以保证时间戳的对齐，具体通道选择分为3种情况：若所有上线RT在A通道通信均正常，且存在上线RT在B通道通信不正常的情况，则将广播消息一直在A通道发送；若所有上线RT在B通道通信均正常，且存在RT在A通道通信不正常的情况，则将广播消息一直在B通道发送；对于其他所有情况，在每次大周期重复时将广播消息的通道进行切换，例如第一个大周期广播消息在通道A上发送，第二个大周期则在B上发送，第三个大周期在A上发送，依次循环。

(2)单终端RT的通信或控制消息

结合图3，对于单RT的通信或控制消息，包括RT→BC消息、BC→RT消息、带数据字的方式指令发送(包括但不限于矢量字)、带数据字的方式指令接收和不带数据字的方式指令共五种消息，由于是BC与单个终端RT进行通信，均可采用对单个RT管理的方式统一进行通道选择和切换的管理，方法如下：

其中，BC根据最新查询更新的各RT的AB通道上线情况，来进行单个RT消息调度时的通道的选择，存在3种情况：若该RT的AB通道均不通，则不进行该条消息的调度；若B通道通信正常A通道通信不正常，则在B通道进行调度；其他情况均在A通道上进行调度。

(3)终端RT到终端RT传输的消息

结合图4，对于两个终端RT之间消息传输的情况，实施方法不同于单个RT时的方式，根据最新查询更新的各RT的AB通道上线信息，主要存在4种情况：若两个RT的A通道均正常，则直接在A通道上进行消息调度；若两个RT的B通道均正常，且至少存在一个RT的A通道不通，则直接在B通道上进行消息调度；若两个RT中至少存在1个RT的AB通道均不通，即RT不在线，则不进行消息的调度；若两个RT，其中一个仅在A通道正常，另一个仅在B通道正常，是无法完成RT→RT消息直接传输的，但BC可做中转站帮助完成数据通信，首先BC在A通道上组织RT→BC的消息得到发送RT的数据内容，然后在B通道上组织BC→RT的消息将数据发送给接收RT，通过将一条RT→RT消息拆分为两条RT→BC、BC→RT的消息解决了无法通信的问题，最大限度保证了数据的正常传输。

特别地，在将RT到RT消息拆分为两条时，BC调度的子地址应和原子地址保持一致，在总线设计时要避免不同类型消息的子地址复用，这样接收RT只需根据接收子地址即能分辨并解析出所需数据内容，目前应用的1553B系统中绝大多数均满足本条件的要求。

其中，该拆分调度策略由底层MBI板执行，无需对上层应用提供多余接口，能够保证最大的运行效率。

下面结合具体的实施例对上述通道选择和切换的方法进行详细说明，附图5、6分别为通信开始时和结束前的总线节点连接情况图，打叉号表示该条总线断开，总线中BC管理了6个RT，以①BC→RTS的广播时间消息、②BC→RT1的周期消息、③RT2→BC的事件消息、④RT3→RT4的周期消息和⑤RT5→RT6的周期消息五条消息为例进行说明。

首先，在各设备上电运行后，BC在每个大周期的寂静期完成对各RT的AB通道通断状态查询，将查询信息保存并上报。

对于BC→RTS的消息1，在最开始时总线上所有设备的AB通道均畅通，消息1循环在AB通道上发送，广播在每个大周期到来时进行AB通道的切换；当RT3的A通道断开后，该广播消息仅在B通道上进行发送；当RT2的B通道也断开后，后续消息均循环在AB通道上发送，在每个大周期进行发送通道的切换。

对于BC→RT1的消息2，开始时RT1的AB通道通信均正常，BC在通道A上调度该消息；RT1的通道A断开后，BC后续一直在通道B上调度该消息。

对于RT2→BC的消息3，BC一直在通道A上调度该消息。

对于RT3→RT4的消息4，开始时RT3和RT4的AB通道通信均正常，BC在通道A上调度该消息；当RT3的A通道断开后，BC后续一直在通道B上调度该消息。

对于RT5→RT6的消息5，开始时RT5和RT6的AB通道通信均正常，BC在通道A上调度该消息；当RT5的A通道断开后，BC在通道B上调度该消息；当RT5的A通道断开、且RT6的B通道断开后，BC先在通道B组织RT到BC的消息，获取RT要发送的数据内容，然后在通道A上组织BC到RT的消息，将接收RT5的数据发送给RT6，保证了数据的正常传输。

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来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种1553B总线消息通道切换控制方法，其特征在于，该方法中，总线控制器BC在每个总线调度大周期的寂静期对总线内所有RT的两条通道，即A、B通道的通断情况分别标记，然后根据标记信息进行消息的通道选择，对于非RT→RT类型的消息根据单终端AB通道通断情况直接进行通道选择和切换，对于RT→RT类型消息综合两个RT通道通断情况实施具体的消息组织调度方法，其中，大周期为所有消息均至少被调度过一次的时间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

首先，总线控制器BC在启动后，在每个总线调度的大周期均对总线内的所有RT分别进行A、B通道上线情况查询，对于上线RT维护A、B通道的通断状态，并经状态字上报或存储；

然后，总线各终端设备运行后，将各消息类型的通道选择方法拆分为以下三种情况进行设计：BC→RTs广播消息、单RT的通信或控制消息和RT到RT传输的消息三种情况。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对于BC→RTs广播消息，在每个大周期开始时进行广播消息的发送，以保证时间戳的对齐，具体通道选择分为3种情况：若所有上线RT在A通道通信均正常，且存在上线RT在B通道通信不正常的情况，则将广播消息一直在A通道发送；若所有上线RT在B通道通信均正常，且存在RT在A通道通信不正常的情况，则将广播消息一直在B通道发送；对于其他所有情况，在每次大周期重复时将广播消息的通道进行切换。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对于单终端RT的通信或控制消息，包括RT→BC消息、BC→RT消息、带数据字的方式指令发送、带数据字的方式指令接收和不带数据字的方式指令共五种消息，由于是BC与单个终端RT进行通信，均可采用对单个RT管理的方式统一进行通道选择和切换的管理。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，采用对单个RT管理的方式统一进行通道选择和切换的管理的方法如下：

其中，BC根据最新查询更新的各RT的AB通道上线情况，来进行单个RT消息调度时的通道的选择，存在3种情况：若该RT的AB通道均不通，则不进行该条消息的调度；若B通道通信正常A通道通信不正常，则在B通道进行调度；其他情况均在A通道上进行调度。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对于终端RT到终端RT传输的消息，根据最新查询更新的各RT的AB通道上线信息，存在4种情况：若两个RT的A通道均正常，则直接在A通道上进行消息调度；若两个RT的B通道均正常，且至少存在一个RT的A通道不通，则直接在B通道上进行消息调度；若两个RT中至少存在1个RT的AB通道均不通，即RT不在线，则不进行消息的调度；若两个RT中，其中一个仅在A通道正常，另一个仅在B通道正常，首先BC在A通道上组织RT→BC的消息得到发送RT的数据内容，然后在B通道上组织BC→RT的消息将数据发送给接收RT，通过将一条RT→RT消息拆分为两条RT→BC、BC→RT的消息解决无法通信的问题。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其中，在将RT到RT消息拆分为两条时，BC调度的子地址和原子地址保持一致。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将一条RT→RT消息拆分为两条RT→BC、BC→RT的消息的策略由底层MBI板执行。

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对于BC→RTs广播消息中所述其他所有情况，在每次大周期重复时将广播消息的通道进行切换时，第一个大周期广播消息在通道A上发送，第二个大周期则在B上发送，第三个大周期在A上发送，依次循环。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述的方法在1553B总线通信技术领域中的应用。

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