CN116248427A - 一种基于总线模块通用化多模式通信构件及其通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于总线模块通用化多模式通信构件及其通信方法，所述通信构件包括：用户应用模块，用于为用户提供芯片选择、模式选择、应用函数选择功能；多模式初始化模块，用于针对用户的芯片选择和模式选择提供匹配的初始化函数以实现对用户选择的芯片和模式进行初始化流程；驱动层模块，用于为用户应用模块提供多种模块函数的统一接口。本发明提供了基于不同芯片的初始化和配置方式，支持远程终端和消息监听器两种模式，适用性广泛，大大降低工程风险和应用成本。

Description

一种基于总线模块通用化多模式通信构件及其通信方法

技术领域

本发明涉及航空航天、可靠性和数据传输领域，特别涉及一种基于总线模块通用化多模式通信构件及其通信方法。

背景技术

现代航天系统对其内部通信系统具有以下几点要求：各子系统间消息传输的响应时间尽可能短；具有较强的抗干扰能力，在复杂和极端的环境下可以正常通信；通信系统的灵活性、易改性较高；总线上各子系统相对独立性好，可以独立完成系统分配的任务且能够和其他子系统相互配合。1553B总线在各个方面表现出的优异性能完全能够满足此类系统通信的严格要求，所以它在现代航天系统中越来越重要，地位不断提高。目前来说1553B总线技术已相继应用于各类飞行器、作战飞机、航空卫星、大型舰船以及坦克和地面战车等，它甚至在导弹系统也有相应的应用，同样它也适用于民用场所，例如地铁系统和工业生产线。

由于该总线技术在飞行器等各个领域得到广泛应用，国内外对1553B相关软件需求量日益增长，但由于1553B协议的复杂性，迄今为止，很少有文献面向航天型号应用的通用化通信构件进行研究，实现总线远程终端与消息监听器两种模式下通用框架，因此开发一种具有高可靠性和通用性，适用于航天器系统的通用型1553B多模式通信构件具有重要意义和实用价值。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于总线模块通用化多模式通信构件及其初始化和通信方法，实现具有高可靠性和通用性，适用于航天器系统的通用型1553B多模式通信构件。

第一方面，提供了一种基于总线模块通用化多模式通信构件，应用于1553B总线，所述通信构件包括：

用户应用模块，用于为用户提供芯片选择、模式选择、应用函数选择功能；

多模式初始化模块，用于针对用户的芯片选择和模式选择提供匹配的初始化函数以实现对用户选择的芯片和模式进行初始化流程；

驱动层模块，用于为用户应用模块提供多种模块函数的统一接口。

在一些实施方式中，所述多模式初始化模块，包括多种初始化函数，包括：MT初始化函数、RT初始化函数、RT查询表初始化函数、RT非法表初始化函数、MT监听表初始化函数。

在一些实施方式中，所述驱动层模块中的模块函数包括：多模式消息查询函数、MT消息获取函数、RT查询表初始化函数、RT消息获取函数、RT非法表初始化函数、RT消息发送函数、MT监听表初始化函数、总线数据发送函数。

在一些实施方式中，所述多模式消息查询函数，用于获取当前RT存储区地址、当前数据块大小和上次访问消息地址等信息，查询1553B指令堆栈指针固定单元得到消息指令栈指针，根据当前指令栈指针指向消息地址与上次访问消息地址进行计算，得到新消息个数；所述多模式消息查询函数，用于在MT的模式下，获取当前存储区地址查询消息；

所述RT/MT消息获取函数，用于获取指令栈指针，获取块状态字、时间标志字、数据块指针和指令字，解析RT号和子地址，同时得到消息长度；

所述RT/MT消息获取函数，用于对子地址进行判断，如果为0或者31代表当前消息为方式指令，获取方式指令类型，否则调用数据块读取单元读取数据块消息；

所述RT消息发送函数，用于从发送查询表查找发送数据块地址，将发送数据赋值，若发送模式为双缓冲，则需要将发送查询表地址5bit取反。

在一些实施方式中，上述的基于总线模块通用化多模式通信构件，还包括应用层模块，所述应用层模块包括多个软件功能模块，经过对软件的具体业务进行分类与抽象后依据软件功能逻辑的细粒度对多个所述软件功能模块进行分类，获取多个功能明确、接口清晰、自封闭的功能模块并进行层级划分。

第二方面，提供了一种基于第一方面所述的多模式通信构件的基于不同芯片总线多模式初始化方法，包括：

从用户应用模块输入文件中读取相关参数，所述相关参数包括总线消息初始化参数；

用户应用模块针对配置流程，将需要配置的非法表、消息监听表和查询表中的消息信息形成数组，传入总线多模式初始化模块；

多模式初始化模块基于传入的所述数组信息执行初始化流程。

在一些实施方式中，多模式初始化模块执行初始化流程，包括：

进行一次软件复位操作，使能增强模式；

初始化中断屏蔽寄存器，将堆栈的起始位置装载到RAM中的“激活区域堆栈指针”位置上；

依次初始化多个配置寄存器；

在使用RT非法化时，初始化“非法化表”，并初始化RT消息查询表；

在使用MT模式时，则初始化“消息监听表”。

在一些实施方式中，所述初始化“非法化表”时，发送到1553总线上的数据被写到合适的数据块中，接收数据字所期望的位置被初始化为预设值。

第二方面，提供了一种基于第一方面所述的多模式通信构件的基于总线模块通用化多模式通信方法，所述通信方法应用于多模式消息接收业务、RT模式消息发送业务、多模式消息更新查询业务，所述多模式消息接收业务的通信方法包括：

调用多模式消息查询函数并接收用户传入的模式参数；

基于模式参数查询对应模式消息堆栈并进行新消息个数计算；

在存在新消息时，调用RT/MT消息获取函数接收消息并对堆栈进行解析，判断该消息是否为方式指令，若是，则获取方式指令类型，否则调用数据块读取单元读取数据块消息；

调用RT消息发送函数，在发送模式为双缓冲下，从发送查询表查找发送数据块地址，并将发送数据块地址5bit取反后，对发送数据赋值；在发送模式不为双缓冲下，从发送查询表查找发送数据块地址，对发送数据赋值。

在一些实施方式中，所述基于模式参数查询对应模式消息堆栈并进行新消息个数计算，包括：

在模式参数表征MT模式时，调用多模式消息查询函数查询MT消息堆栈，在模式参数表征非MT模式时，调用多模式消息查询函数查询RT消息堆栈；

根据当前指令栈指针指向消息地址与上次访问消息地址进行计算，得到新消息个数；

所述调用RT/MT消息获取函数接收消息并对堆栈进行解析，判断该消息是否为方式指令，包括：

RT/MT消息获取函数基于指令栈指针，获取块状态字、时间标志字、数据块指针和指令字，解析RT号和子地址，同时得到消息长度；

对所述子地址进行分析判断，若所述子地址为第一预设值或者第二预设值，则代表当前消息为方式指令，并获取方式指令类型，否则，调用数据块读取单元读取数据块消息，所述第一预设值为0，第二预设值为31。

本发明的一种基于总线模块通用化多模式通信构件及其通信方法，具备如下有益效果：

(1)本发明提供了基于不同芯片的初始化和配置方式，通过用户定义识别不同芯片类型进行初始化配置，支持远程终端和消息监听器两种模式，适用性广泛，大大降低工程风险和应用成本。如今提供的基于总线模块通用化多模式通信构件及其通信方法具有集成度高、可靠性高、处理速度快、接口灵活等优点。

(2)本发明提供了适用于各软件的通用化函数构件，降低硬件底层知识壁垒，提升系统开发效率，缩短软件研制周期，降低系统开发成本，通用化设计保障系统可靠性，同时模块划分充分考虑应用系统不同功能需求，提供多种功能函数。

(3)本发明对软件功能进行分析后，为提高扩展性，将系统中实现指定功能的、具有明确定义接口的可以执行单元划分为对象功能模块，按照软件功能模块互不影响、灵活组装的原则，将软件功能进行分类与分层。同时，按照软件业务应用与底层驱动尽可能分离的原则，划分硬件的驱动支持层与业务需求的逻辑服务层，通过采用软件重用技术中库函数、构件、架构、框架等途径提高代码可重用性和可扩展性，对源文件采用面向对象中类的思路进行封装，实现代码高内聚、低耦合。

附图说明

图1是本申请实施例中基于总线模块通用化多模式通信构件的一种实施方式结构图；

图2是本申请实施例中基于总线模块通用化多模式通信构件的另一种实施方式结构图；

图3是本申请实施例中基于不同芯片总线多模式初始化方法的步骤流程示意图；

图4是本申请实施例中基于总线模块通用化多模式通信方法的步骤流程示意图。

具体实施方式

针对现有技术中缺乏直接应用于各航天型号1553B多模式系统的通用化通信构件，本申请实施例中提供了一种基于总线模块通用化多模式通信构件、及其对应的不同芯片的初始化方法、多模式通信方法，实现适用于航天器系统的具有高可靠性的总线远程终端与消息监听器两种模式下的通用框架。

本申请实施例中提供的通用化多模式通信构件，针对航天器型号中远程终端和消息监听器两种模式，首先实现不同总线底层芯片的通用化方法，一站式提供不同芯片的初始化设置及接发消息功能，同时支持不同芯片及配置方式；其次实现封装好的函数功能，例如多模式消息接收、消息查询等，实现模块化函数接口；最后，提供总线分层化构件框架，按照软件业务应用与底层驱动尽可能分离的原则，划分硬件的驱动支持层与业务需求的逻辑服务层，提高代码可重用性和可扩展性，实现代码高内聚、低耦合。该通用化多模式通信构件具备高可靠性特点，能够直接应用于各航天型号1553B多模式系统设计流程中。

参见图1，本申请实施例提供的一种基于总线模块通用化多模式通信构件，应用于1553B总线，该通信构件包括：

用户应用模块，用于为用户提供芯片选择、模式选择、应用函数选择功能；

多模式初始化模块，用于针对用户的芯片选择和模式选择提供匹配的初始化函数以实现对用户选择的芯片和模式进行初始化流程；

驱动层模块，用于为用户应用模块提供多种模块函数的统一接口。

具体来说，上述多模式初始化模块，包括多种初始化函数，包括：MT初始化函数、RT初始化函数、RT查询表初始化函数、RT非法表初始化函数、MT监听表初始化函数。

具体来说，上述驱动层模块中的模块函数包括：多模式消息查询函数、MT消息获取函数、RT查询表初始化函数、RT消息获取函数、RT非法表初始化函数、RT消息发送函数、MT监听表初始化函数、总线数据发送函数。

其中，多模式消息查询函数，用于获取当前RT存储区地址、当前数据块大小和上次访问消息地址等信息，查询1553B指令堆栈指针固定单元得到消息指令栈指针，根据当前指令栈指针指向消息地址与上次访问消息地址进行计算，得到新消息个数；多模式消息查询函数，还用于在MT的模式下，获取当前存储区地址查询消息；

其中，RT/MT消息获取函数，用于获取指令栈指针，获取块状态字、时间标志字、数据块指针和指令字，解析RT号和子地址，同时得到消息长度；还用于对子地址进行判断，如果为0或者31代表当前消息为方式指令，获取方式指令类型，否则调用数据块读取单元读取数据块消息；

其中，RT消息发送函数，用于从发送查询表查找发送数据块地址，将发送数据赋值，若发送模式为双缓冲，则需要将发送查询表地址5bit取反。

本申请实施例中的基于总线模块通用化多模式通信构件中，应用模块部件提供统一接口，由用户选择芯片类型及模式选择，据此规定芯片底层的数据写入方式、初始化流程，以及总线中需要规定的非法表、查询表和消息监听表的消息相关信息，从而实现定制化总线服务，提升系统的灵活性及可用性；

初始化模块根据用户定义进行不同分支操作，配置包括RT初始化函数、MT初始化函数，RT初始化函数中根据不同配置完成RT接收发送缓冲方式等初始化流程；

驱动层模块包括总线相关的各种功能函数，提供软件中通用化功能，包括消息查询函数、MT消息获取函数、RT查询表初始化函数、RT消息获取函数、RT非法表初始化函数、RT消息发送函数、MT监听表初始化函数、总线数据发送函数等，完成总线软件驱动层编程，实现高度复用型可编程型构件体系。

参见图2，本申请实施例中的基于总线模块通用化多模式通信构件，还包括应用层模块，所述应用层模块包括多个软件功能模块，经过对软件的具体业务进行分类与抽象后依据软件功能逻辑的细粒度对多个所述软件功能模块进行分类，获取多个功能明确、接口清晰、自封闭的功能模块并进行层级划分。

具体来说，总线通用型构件采用层级划分的思想，按照软件功能逻辑的细粒度，将软件的结构自底向上划分为多个层的软件框架，每一层都具有清晰明确的职责。同时，对软件的具体业务进行分类与抽象，将整个软件功能分离为若干个功能明确、接口清晰、自封闭的功能模块，并将这些功能模块归类至各自的层中。

分层完成后，软件框架较低的层级完成硬件接口的驱动功能以及通用的服务功能，而较高的层级则关注软件的特定应用功能。每层之间相互独立，运行时只能由较高层级通过函数接口来调用较低层级的功能模块，因此一个层级不必关心其他层级的功能模块实现方式，只需关心其他层级向其提供的接口内容以及其向其他层级提供的接口内容。只要接口内容确定不变，则一个层级内的功能模块的更改不会影响其他功能模块的运行，体现了高内聚、低耦合的结构特性。

该分层架构在软件工程实现方面具有良好的应用价值与使用前景。利用软件分层架构技术，能够将一系列总线相关不同应用需求建立成相应的领域模型，然后进一步映射至统一框架上，为软件开发者提供一个便利的开发环境，使得软件开发具备可重用、设计结构合理、扩展性好等优点。

参见图3，本申请实施例还提供了一种基于不同芯片总线多模式初始化方法，包括如下步骤：

步骤31，从用户应用模块输入文件中读取相关参数，所述相关参数包括总线消息初始化参数；

步骤32，用户应用模块针对配置流程，将需要配置的非法表、消息监听表和查询表中的消息信息形成数组，传入总线多模式初始化模块；

步骤33，多模式初始化模块基于传入的所述数组信息执行初始化流程。

进一步，上述步骤33中，多模式初始化模块执行初始化流程，包括：

步骤331，进行一次软件复位操作，使能增强模式；

步骤332，初始化中断屏蔽寄存器，将堆栈的起始位置装载到RAM中的“激活区域堆栈指针”位置上；

步骤333，依次初始化多个配置寄存器，例如初始化配置寄存器#2，配置寄存器#3，配置寄存器#4，配置寄存器#5；

步骤334，在使用RT非法化时，初始化“非法化表”，并初始化RT消息查询表；

步骤335，在使用MT模式时，则初始化“消息监听表”。

其中，步骤334中初始化“非法化表”时，发送到1553总线上的数据(在响应发送指令时)被写到合适的数据块中，接收数据字所期望的位置被初始化为预设值，可选的，接收数据字所期望的位置被初始化为0。

本申请实施例中，在上述基于总线模块通用化多模式通信构件的基础上，提供的基于不同芯片总线多模式初始化方法，先建立了针对航天器1553B不同芯片的初始化模式、总线的远程终端(RT)及消息监听器(MT)两种应用方式的配置，提供通信构件模块化函数，将不同功能需求划分为分层模块，采用软件重用技术中库函数、构件、架构、框架等途径提供可重用代码，将该技术用于实际生成具有重要意义。

参见图4，本申请实施例中提供了一种基于总线模块通用化多模式通信方法，所述通信方法应用于多模式消息接收业务、RT模式消息发送业务、多模式消息更新查询业务，所述多模式消息接收业务的通信方法包括：

步骤41，调用多模式消息查询函数并接收用户传入的模式参数；

步骤42，基于模式参数查询对应模式消息堆栈并进行新消息个数计算；

步骤43，在存在新消息时，调用RT/MT消息获取函数接收消息并对堆栈进行解析，判断该消息是否为方式指令，若是，则获取方式指令类型，否则调用数据块读取单元读取数据块消息；

步骤45，调用RT消息发送函数，在发送模式为双缓冲下，从发送查询表查找发送数据块地址，并将发送数据块地址5bit取反后，对发送数据赋值；在发送模式不为双缓冲下，从发送查询表查找发送数据块地址，对发送数据赋值。

具体来说，上述步骤42中，基于模式参数查询对应模式消息堆栈并进行新消息个数计算，包括：

步骤421，在模式参数表征MT模式时，调用多模式消息查询函数查询MT消息堆栈，在模式参数表征非MT模式时，调用多模式消息查询函数查询RT消息堆栈；

步骤422，根据当前指令栈指针指向消息地址与上次访问消息地址进行计算，得到新消息个数；

具体来说，步骤43中，调用RT/MT消息获取函数接收消息并对堆栈进行解析，判断该消息是否为方式指令，包括：

步骤431，RT/MT消息获取函数基于指令栈指针，获取块状态字、时间标志字、数据块指针和指令字，解析RT号和子地址，同时得到消息长度；

步骤432，对所述子地址进行分析判断，若所述子地址为第一预设值或者第二预设值，则代表当前消息为方式指令，并获取方式指令类型，否则，调用数据块读取单元读取数据块消息，所述第一预设值为0，第二预设值为31。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于总线模块通用化多模式通信构件，其特征在于，应用于1553B总线，所述通信构件包括：

用户应用模块，用于为用户提供芯片选择、模式选择、应用函数选择功能；

多模式初始化模块，用于针对用户的芯片选择和模式选择提供匹配的初始化函数以实现对用户选择的芯片和模式进行初始化流程；

驱动层模块，用于为用户应用模块提供多种模块函数的统一接口。

2.根据权利要求1所述的一种基于总线模块通用化多模式通信构件，其特征在于，所述多模式初始化模块，包括多种初始化函数，包括：MT初始化函数、RT初始化函数、RT查询表初始化函数、RT非法表初始化函数、MT监听表初始化函数。

3.根据权利要求1所述的一种基于总线模块通用化多模式通信构件，其特征在于，所述驱动层模块中的模块函数包括：多模式消息查询函数、MT消息获取函数、RT查询表初始化函数、RT消息获取函数、RT非法表初始化函数、RT消息发送函数、MT监听表初始化函数、总线数据发送函数。

4.根据权利要求1所述的一种基于总线模块通用化多模式通信构件，其特征在于，所述多模式消息查询函数，用于获取当前RT存储区地址、当前数据块大小和上次访问消息地址等信息，查询1553B指令堆栈指针固定单元得到消息指令栈指针，根据当前指令栈指针指向消息地址与上次访问消息地址进行计算，得到新消息个数；所述多模式消息查询函数，用于在MT的模式下，获取当前存储区地址查询消息；

所述RT/MT消息获取函数，用于获取指令栈指针，获取块状态字、时间标志字、数据块指针和指令字，解析RT号和子地址，同时得到消息长度；

所述RT/MT消息获取函数，用于对子地址进行判断，如果为0或者31代表当前消息为方式指令，获取方式指令类型，否则调用数据块读取单元读取数据块消息；

所述RT消息发送函数，用于从发送查询表查找发送数据块地址，将发送数据赋值，若发送模式为双缓冲，则需要将发送查询表地址5bit取反。

5.根据权利要求1所述的一种基于总线模块通用化多模式通信构件，其特征在于，还包括应用层模块，所述应用层模块包括多个软件功能模块，经过对软件的具体业务进行分类与抽象后依据软件功能逻辑的细粒度对多个所述软件功能模块进行分类，获取多个功能明确、接口清晰、自封闭的功能模块并进行层级划分。

6.基于权利要求1-5任一所述的多模式通信构件的基于不同芯片总线多模式初始化方法，其特征在于，包括：

从用户应用模块输入文件中读取相关参数，所述相关参数包括总线消息初始化参数；

用户应用模块针对配置流程，将需要配置的非法表、消息监听表和查询表中的消息信息形成数组，传入总线多模式初始化模块；

多模式初始化模块基于传入的所述数组信息执行初始化流程。

7.根据权利要求6所述的基于不同芯片总线多模式初始化方法，其特征在于，多模式初始化模块执行初始化流程，包括：

进行一次软件复位操作，使能增强模式；

初始化中断屏蔽寄存器，将堆栈的起始位置装载到RAM中的“激活区域堆栈指针”位置上；

依次初始化多个配置寄存器；

在使用RT非法化时，初始化“非法化表”，并初始化RT消息查询表；

在使用MT模式时，则初始化“消息监听表”。

8.根据权利要求7所述的基于不同芯片总线多模式初始化方法，其特征在于，所述初始化“非法化表”时，发送到1553总线上的数据被写到合适的数据块中，接收数据字所期望的位置被初始化为预设值。

9.基于权利要求1-5任一所述的多模式通信构件的基于总线模块通用化多模式通信方法，其特征在于，所述通信方法应用于多模式消息接收业务、RT模式消息发送业务、多模式消息更新查询业务，所述多模式消息接收业务的通信方法包括：

根据不同模式调用多模式消息查询函数；

基于模式参数查询对应模式消息堆栈并进行新消息个数计算；

在存在新消息时，调用RT/MT消息获取函数接收消息并对堆栈进行解析，判断该消息是否为方式指令，若是，则获取方式指令类型，否则调用数据块读取单元读取数据块消息；

调用RT消息发送函数，在发送模式为双缓冲下，从发送查询表查找发送数据块地址，并将发送数据块地址5bit取反后，对发送数据赋值；在发送模式不为双缓冲下，从发送查询表查找发送数据块地址，对发送数据赋值。

10.根据权利要求9所述的基于总线模块通用化多模式通信方法，其特征在于，所述基于模式参数查询对应模式消息堆栈并进行新消息个数计算，包括：

在模式参数表征MT模式时，调用多模式消息查询函数查询MT消息堆栈，在模式参数表征非MT模式时，调用多模式消息查询函数查询RT消息堆栈；

根据当前指令栈指针指向消息地址与上次访问消息地址进行计算，得到新消息个数；

所述调用RT/MT消息获取函数接收消息并对堆栈进行解析，判断该消息是否为方式指令，包括：

RT/MT消息获取函数基于指令栈指针，获取块状态字、时间标志字、数据块指针和指令字，解析RT号和子地址，同时得到消息长度；

对所述子地址进行分析判断，若所述子地址为第一预设值或者第二预设值，则代表当前消息为方式指令，并获取方式指令类型，否则，调用数据块读取单元读取数据块消息，所述第一预设值为0，第二预设值为31。

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