CN114201429A - 一种基于dsp的1553b总线通讯系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的基于DSP的1553B总线通讯系统及方法，通过包括：控制系统、1553B总线监控器和DSP远程终端；其中，所述控制系统，用于通过1553B总线向1553B总线监控器发送1553B总线控制指令消息；1553B总线监控器，用于解析并存储1553B总线控制指令消息；DSP远程终端，用于根据所述1553B总线指令消息执行相应的功能，并将执行结果作为回令返回给所述控制系统。能够通过FPGA软件的1553B软核实现1553B接口芯片的功能，使得航天器设备不再依赖1553B总线接口芯片即可完成1553B通讯功能，简化了DSP芯片的编程方法，配置方法简洁高效、可靠性高等优点。

Description

一种基于DSP的1553B总线通讯系统及方法
技术领域
本公开属于航天器与控制系统通讯技术领域，特别涉及一种基于DSP的1553B总线通讯系统及方法。
背景技术
1553B总线通讯是实现控制系统与航天单机设备进行通讯的主要方式之一。现有的1553B总线与DSP芯片进行通讯多依赖1553B总线通讯芯片，在利用接口芯片进行通讯时，需要进行初始化芯片，配置发送和接收数据区等复杂操作，通讯速率仅有1M，具有执行速率低，操作繁琐等问题。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种基于DSP的1553B总线通讯方法及系统，通过FPGA软件的1553B软核实现1553B接口芯片的功能，使得航天器设备不再依赖1553B总线接口芯片即可完成1553B通讯功能，简化了DSP芯片的编程方法，配置方法简洁高效、可靠性高等优点。
根据本公开的一方面，提出了一种基于DSP的1553B总线通讯系统，所述系统包括：控制系统、1553B总线监控器和DSP远程终端；
其中，所述控制系统，用于通过1553B总线向1553B总线监控器发送1553B总线控制指令消息；
1553B总线监控器，用于监听1553B总线控制指令消息；
DSP远程终端，用于解析并根据所述1553B总线指令消息执行相应的功能，并将执行结果作为回令返回给所述控制系统。
在一种可能的实现方式中，所述1553B总线监控器包括FPGA和XINIF总线接口；
FPGA，用于通过搭建BLOCK RAM IP核实现缓存1553B总线地址数据；
XINIF总线接口，用于实现FPGA和DSP远程终端之间的1553B总线指令的传输。
在一种可能的实现方式中，所述FPGA为DSP终端提供三类可访问内存区，包括1553B总线通讯状态寄存器、1553B总线通讯接收数据区和1553B总线通讯发送数据区；
其中，所述1553B总线通讯状态寄存器，用于反映1553B总线通讯接收数据区是否收到1553B总线控制指令消息；
1553B总线通讯接收数据区，用于为DSP远程终端提供1553B总线控制指令消息和1553B总线数据；
1553B总线通讯发送数据区，长度为30个字节，用于存储DSP远程终端返回的回令消息。
在一种可能的实现方式中，所述1553B总线通讯接收数据区和1553B总线通讯发送数据区均具有数据缓存功能，以防止1553B总线控制指令消息的丢失。
在一种可能的实现方式中，所述1553B总线控制指令消息数据格式包括命令字、数据字和状态字；其中，所述命令字用于传输1553B总线控制指令类型；所述数据字用于传输1553B总线控制指令数据；所述状态字用于反映1553B总线通讯状态；
1553B总线控制指令消息包括两种类型，一种类型包括命令字和块状态字，另一种类型包括命令字、数据字、时标和块状态字。
在一种可能的实现方式中，所述命令字包含整条1553B总线控制指令消息的结构体，所述1553B总线控制指令的结构体包括消息子地址、数据字长度、消息的接收指示、消息状态字、时标和命令字。
在一种可能的实现方式中，所述DSP远程终端根据命令字内容识别所述1553B总线控制指令类型，当识别出1553B总线控制指令消息中包括数据字和数字字长度信息，根据消息子地址对所述数据字进行存储。
根据本公开的另一方面，提出了一种基于DSP的1553B总线通讯方法，所述方法包括：
控制系统通过1553B总线向FPGA发送1553B总线控制指令消息；
FPGA将1553B总线控制指令消息存储在FPGA的1553B总线通讯接收数据区，且置FPGA的1553B总线通讯状态寄存器为非空；
DSP远程终端通过XINIF总线访问1553B总线通讯状态寄存器，根据所述1553B总线通讯状态寄存器的状态读取1553B总线通讯接收数据区存储的1553B总线控制指令消息；
DSP远程终端根据所述1553B总线控制指令消息执行相应的功能，并通过XINIF总线将回令消息写入到FPGA的1553B总线通讯发送数据区，以供控制系统回读。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述1553B总线通讯状态寄存器的状态读取1553B总线通讯接收数据区存储的1553B总线控制指令信息，包括：
当所述1553B总线通讯状态寄存器的状态为非空时，DSP远程终端读取1553B总线通讯接收数据区存储的1553B总线控制指令信息；
当所述1553B总线通讯状态寄存器的状态为空时，DSP远程终端通过主循环反复查询1553B总线通讯状态寄存器的状态。
本公开的基于DSP的1553B总线通讯系统，通过包括：控制系统、1553B总线监控器和DSP远程终端；其中，所述控制系统，用于通过1553B总线向1553B总线监控器发送1553B总线控制指令消息；1553B总线监控器，用于监听1553B总线控制指令消息；DSP远程终端，用于解析并根据所述1553B总线指令消息执行相应的功能，并将执行结果作为回令返回给所述控制系统。能够通过FPGA软件的1553B软核实现1553B接口芯片的功能，使得航天器设备不再依赖1553B总线接口芯片即可完成1553B通讯功能，简化了DSP芯片的编程方法，配置方法简洁高效、可靠性高等优点。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明公开的其它特征及方面将进行详细阐述。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的基于DSP的1553B总线通讯系统示意图；
图2示出根据本公开一实施例的命令字内容解析结构示意图；
图3示出根据本公开一实施例的基于DSP的1553B总线通讯方法流程图；
图4示出根据本公开另一实施例的基于DSP的1553B总线通讯方法流程图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出根据本公开一实施例的基于DSP的1553B总线通讯系统示意图。
如图1所示，该1553B总线通讯系统的网络拓扑结构包括：控制系统(总线控制系统BC)、1553B总线监控器(1553B总线消息监听)和DSP远程终端(远程终端RT)。其中，控制系统作为总线控制系统BC端，通过1553B总线向1553B总线监控器发送1553B总线控制指令消息。1553B总线监控器用于监听1553B总线指令消息。DSP远程终端作为远程终端RT，用于根据1553B总线指令消息执行相应的功能，并将执行结果作为回令返回给控制系统。
其中，1553B总线控制指令消息数据格式包括：命令字、数据字和状态字三种格式。其中，命令字用于传输1553B总线控制指令类型；数据字用于传输1553B总线控制指令数据；状态字用于反映1553B总线通讯状态。通过命令字、数据字和状态字三种数据格式完成1553B总线通讯。
1553B通讯IP核收到的1553B总线控制指令消息有两种，即一种类型包括命令字和块状态字，另一种类型包括命令字、数据字、时标和块状态字。
图2示出根据本公开一实施例的命令字内容解析结构示意图。
1553B总线控制指令的结构体包括消息子地址、数据字长度、消息的接收指示、消息状态字、时标和命令字。如图2所示，命令字内容解析结构中包括同步头、远程终端地址(DSP远程终端地址)、T/R、子地址/方式、数据字计数/方式代码和标志位P，由此可知，命令字包含整条1553B总线控制指令消息的结构体，因此，DSP远程终端可以根据命令字内容识别1553B总线控制指令类型，当识别出1553B总线控制指令消息中包括数据字和数字字长度信息，根据消息子地址对所述数据字进行存储。
本公开通过FPGA软件实现1553B软核实现和控制系统的1553B总线通讯，1553B总线通讯速率为4MHz。
如图1所示，1553B总线监控器包括FPGA和XINIF总线接口。其中，FPGA通过搭建BLOCK RAM IP核实现缓存1553B总线地址数据；XINIF总线接口用于实现FPGA和DSP之间的1553B总线指令的传输，即FPGA将接收到的1553B总线控制指令消息通过XINTF总线传送给DSP远程终端。
FPGA为DSP远程终端提供三类可访问内存区，包括1553B总线通讯状态寄存器、1553B总线通讯接收数据区和1553B总线通讯发送数据区。
1553B总线通讯状态寄存器，用于反映1553B总线通讯接收数据区是否收到1553B总线控制指令消息。例如，DSP远程终端可以通过访问1553B总线通讯状态寄存器，反映1553B总线通讯接收数据区是否收到1553B总线控制指令消息数据。
1553B总线通讯接收数据区，用于为DSP远程终端提供1553B总线控制指令消息和1553B总线数据。例如，DSP远程终端可以通过直接访问1553B通讯接收数据区获得1553B总线通讯的相关指令和1553B总线数据，且当1553B总线通讯接收数据区内存地址被DSP远程终端访问后，该内存区的数据自动清空，并继续接收1553B总线控制指令消息。
1553B总线通讯发送数据区，长度为30个字节，用于存储DSP远程终端返回的回令消息，存放不同子地址的1553B消息。
其中，1553B总线通讯接收数据区和1553B总线通讯发送数据区均具有数据缓存功能，以防止由于1553B总线消息过多未及时读取而造成的1553B总线控制指令消息的丢失。
本发明的基于DSP的1553B总线通讯系统，利用FPGA软核实现1553B通讯功能简化了DSP的编程内容，通讯速率为4M，使得DSP编程内容大大简化，接收和发送数据区不需要进行配置，也无需对外设芯片进行初始化，提高了代码执行效率，保证了通讯的可靠性。
图4示出根据本公开一实施例的基于DSP的1553B总线通讯方法流程图。该方法应用于上述基于DSP的1553B总线通讯系统，如图1所示，该方法可以包括：
步骤S1：控制系统通过1553B总线向FPGA发送1553B总线控制指令消息；
步骤S2：FPGA将1553B总线控制指令消息存储在FPGA的1553B总线通讯接收数据区，且置FPGA的1553B总线通讯状态寄存器为非空；
步骤S3：DSP远程终端通过XINIF总线访问1553B总线通讯状态寄存器，根据所述1553B总线通讯状态寄存器的状态读取1553B总线通讯接收数据区存储的1553B总线控制指令消息。例如当1553B总线通讯状态寄存器的状态为非空时，DSP远程终端读取1553B总线通讯接收数据区存储的1553B总线控制指令信息；当1553B总线通讯状态寄存器的状态为空时，DSP远程终端通过主循环反复查询1553B总线通讯状态寄存器的状态。
步骤S4：DSP远程终端根据所述1553B总线控制指令消息执行相应的功能，并通过XINIF总线将回令消息写入到FPGA的1553B总线通讯发送数据区，以供控制系统回读。
应用示例
由图1可知，控制系统通过1553B总线发送1553B总线控制指令消息，通过FPGA实现的1553B软核对1553B总线控制指令消息进行接收，将接收到得1553B总线控制指令消息存储于FPGA内的1553B总线通讯接收数据区，同时置位1553B总线通讯状态寄存器为非空；DSP远程终端通过XINTF总线访问1553B总线通讯状态寄存器，并根据1553B总线通讯状态寄存器状态读取1553B总线通讯接收数据区的内容，从而获取1553B总线控制指令消息。DSP远程终端根据1553B总线控制指令消息执行完相应的功能后，向控制系统BC返回1553B总线消息的过程与DSP远程终端读取接收总线消息类似，即DSP远程终端根据需要通过XINTF总线将回令消息写入FPGA软核的1553B总线通讯发送数据区，并通过FPGA软件将发送1553B总线通讯发送数据区内容回复控制系统。1553B总线通讯发送数据区的字地址一共包含30个数据区，不同的数据区存放不同子地址的1553B消息。
图4示出根据本公开一实施例的基于DSP的1553B总线通讯方法流程图。
如图4所示，DSP远程终端可以通过主循环反复查询FPGA软核的1553B总线通讯状态寄存器，当1553B总线通讯状态寄存器为非空时，读取1553B总线通讯接收数据区中的内容。为了存储1553B总线控制指令消息，DSP远程终端采用结构体和数组的方式存储相应的1553B总线控制指令消息。1553B总线控制指令的结构体包括消息子地址、数据字长度、消息的接收指示、消息状态字、时标和命令字等成员变量，同时开辟30个长度为32的数组用于存储不同子地址消息的数据字内容。
1553B消息的命令字中包含整条1553B总线控制指令消息的结构，通过对命令字的解析，获取是否具有数据字及其长度信息，如果该条1553B总线控制指令消息具有数据字，则根据子地址位将数据内容存储到对应子地址的DSP数据字缓存区，并将命令字中的消息子地址、接收指示、状态字和时标字存入对应的结构体成员变量中。此时1553B总线控制指令消息接收及解析已经完成，DSP软件根据命令字及数据字内容即可完成相应功能，并按照协议要求通过DSP软件进行1553B回令的组帧。
1553B回令组帧后，根据通讯协议，需要将1553B总线控制回令消息写入1553B总线通讯发送数据区对应的子地址中。FPGA软核为1553B总线控制回令消息开辟了30个发送子地址区，DSP软件仅需按照要求将553B总线控制回令通过XINTF总线写入对应发送1553B总线通讯发送数据区的子地址寄存器，FPGA软件即可将1553B总线控制回令消息回复控制系统，完成整个1553B总线通讯功能。
本发明的基于DSP的1553B总线通讯方法，将1553B接口芯片的功能通过FPGA软件的1553B软核实现，使得航天单机设备不再依赖1553B总线接口芯片即可完成1553B通讯功能，使得1553B通讯更加简洁、高效。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种基于DSP的1553B总线通讯系统，其特征在于，所述系统包括：控制系统、1553B总线监控器和DSP远程终端；
其中，所述控制系统，用于通过1553B总线向1553B总线监控器发送1553B总线控制指令消息；
1553B总线监控器，用于监听1553B总线控制指令消息；
DSP远程终端，用于解析并根据所述1553B总线指令消息执行相应的功能，并将执行结果作为回令返回给所述控制系统。
2.根据权利要求1所述的1553B总线通讯系统，其特征在于，所述1553B总线监控器包括FPGA和XINIF总线接口；
FPGA，用于通过搭建BLOCK RAM IP核实现缓存1553B总线地址数据；
XINIF总线接口，用于实现FPGA和DSP远程终端之间的1553B总线指令的传输。
3.据权利要求1所述的1553B总线通讯系统，其特征在于，所述FPGA为DSP远程终端提供三类可访问内存区，包括1553B总线通讯状态寄存器、1553B总线通讯接收数据区和1553B总线通讯发送数据区；
其中，所述1553B总线通讯状态寄存器，用于反映1553B总线通讯接收数据区是否收到1553B总线控制指令消息；
1553B总线通讯接收数据区，用于为DSP远程终端提供1553B总线控制指令消息和1553B总线数据；
1553B总线通讯发送数据区，长度为30个字节，用于存储DSP远程终端返回的回令消息。
4.据权利要求3所述的1553B总线通讯系统，其特征在于，所述1553B总线通讯接收数据区和1553B总线通讯发送数据区均具有数据缓存功能，以防止1553B总线控制指令消息的丢失。
5.据权利要求1所述的1553B总线通讯系统，其特征在于，所述1553B总线控制指令消息数据格式包括命令字、数据字和状态字；其中，所述命令字用于传输1553B总线控制指令类型；所述数据字用于传输1553B总线控制指令数据；所述状态字用于反映1553B总线通讯状态；
1553B总线控制指令消息包括两种类型，一种类型包括命令字和块块状态字，另一种类型包括命令字、数据字、时标和块状态字。
6.据权利要求3所述的1553B总线通讯系统，其特征在于，所述命令字包含整条1553B总线控制指令消息的结构体，所述1553B总线控制指令消息的结构体包括消息子地址、数据字长度、消息的接收指示、消息状态字、时标和命令字。
7.据权利要求3所述的1553B总线通讯系统，其特征在于，所述DSP远程终端根据命令字内容识别所述1553B总线控制指令类型，当识别出1553B总线控制指令消息中包括数据字和数字字长度信息，根据消息子地址对所述数据字进行存储。
8.一种基于DSP的1553B总线通讯方法，其特征在于，所述方法包括：
控制系统通过1553B总线向FPGA发送1553B总线控制指令消息；
FPGA将1553B总线控制指令消息存储在FPGA的1553B总线通讯接收数据区，且置FPGA的1553B总线通讯状态寄存器为非空；
DSP远程终端通过XINIF总线访问1553B总线通讯状态寄存器，根据所述1553B总线通讯状态寄存器的状态读取1553B总线通讯接收数据区存储的1553B总线控制指令消息；
DSP远程终端根据所述1553B总线控制指令消息执行相应的功能，并通过XINIF总线将回令消息写入到FPGA的1553B总线通讯发送数据区，以供控制系统回读。
9.根据权利要求8所述的1553B总线通讯方法，其特征在于，所述根据所述1553B总线通讯状态寄存器的状态读取1553B总线通讯接收数据区存储的1553B总线控制指令信息，包括：
当所述1553B总线通讯状态寄存器的状态为非空时，DSP远程终端读取1553B总线通讯接收数据区存储的1553B总线控制指令信息；
当所述1553B总线通讯状态寄存器的状态为空时，DSP远程终端通过主循环反复查询1553B总线通讯状态寄存器的状态。
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