CN116795760A - 一种1553b总线mt监测数据的筛选系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1553B总线MT监测数据的筛选系统及方法，包括：上位机驱动、微处理器和数据筛选子系统；上位机驱动与微处理器连接，用于设定筛选条件并发送控制指令；微处理器与数据筛选子系统连接，用于接收控制指令的信号并设置数据筛选子系统的筛选参数以及模块使能；数据筛选子系统，用于根据筛选条件确定信息传输形式，包含的远程终端地址与子地址，以及目标筛选数据字位置，判断信息传输方式和远程终端子地址是否一致，根据输入的目标筛选数据字位置对1553B监测数据进行筛选输出；本发明实现了高效、精确、可靠的分析筛选1553B协议信息传输形式中包含远程终端的信息传输形式，并对数据字进行截取输出。
Description
技术领域
本发明涉及计算机通信技术领域，更具体的说是涉及一种1553B总线MT监测数据的筛选系统及方法。
背景技术
信号监测设备监测的1553B通讯信号测试数据以协议的形式存储，需要先对采集到的总线通讯数据进行数据筛选，将总线通讯数据中待分析的目标数据字部分进行截取输出。
信号监测设备中采集的模拟信号数据可直接进行数据处理分析，但是对于1553B通讯信号测试数据来说，传感器采集的大量测试数据主要是包含在一帧一帧的1553B协议数据中。
而1553B协议包含多种信息传输形式，由于1553B总线的复杂性和庞大的数据量，如何有效地进行数据筛选和处理是一个非常具有挑战性的问题；目前，市场上存在许多过时或低效的数据筛选和处理方案，这些方案的主要问题在于处理速度较慢、筛选精度不高，且难以满足大规模数据筛选的要求。
因此，如何高效、精确、可靠的分析筛选1553B协议信息传输形式中包含远程终端的信息传输形式，并对数据字进行截取输出是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种1553B总线MT监测数据的筛选系统及方法已解决背景技术中提到的部分技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，包括：上位机驱动、微处理器和数据筛选子系统；
上位机驱动与微处理器连接，用于设定筛选条件并发送控制指令；
微处理器与数据筛选子系统连接，用于接收控制指令的信号并设置数据筛选子系统的筛选条件以及模块使能；
数据筛选子系统，用于根据筛选条件确定信息传输形式，包含的远程终端地址与子地址，以及目标筛选数据字位置，判断信息传输方式和远程终端子地址是否一致，根据输入的目标筛选数据字位置对1553B监测数据进行筛选输出。
优选的，数据筛选子系统包括筛选控制模块、命令字分析模块、单次通讯计数器、获取数据字模块、1553B筛选数据FIFO和数据智能分析模块；
筛选控制模块，用于根据筛选条件控制1553B的协议解析条件，包括帧工作模式，远程终端地址，子地址和目标数据字位置；
命令字分析模块，用于分析1553B协议数据的命令字，并根据命令字得出1553B协议数据的信息传输形式、包含的远程终端地址与子地址，并对比筛选条件后，输出信息传输方式标志位和使能标志位；
单次通讯计数器，用于记录1553B总线单次通讯数据个数信息；
获取数据字模块，用于被使能后根据信息传输方式标志位和上位机设置的待获取目标数据字位置对比1553B数据计数信息，完成筛选输出目标数据字；
1553B筛选数据FIFO模块，用于将获取数据字模块输出的目标数据按顺序存入FIFO，等待数据智能分析模块读取数据；
数据智能分析模块，用于按照1553B总线工作模式与总线上消息的发送者和接收者的不同，对所需数据位进行定位，将目标帧中的目标位进行提取存储，完成数据筛选。
优选的，筛选条件包括信息传输形式，远程终端地址和子地址，以及目标数据字位置参数信息。
优选的，命令字分析模块、单次通讯计数器、获取数据字模块、1553B筛选数据FIFO和数据智能分析模块设于FPGA上。
优选的，数据筛选子系统还包括1553B数据FIFO，用于存储1553B协议数据。
优选的，命令字分析模块通过描述字标志位识别RT-RT信息传输模式，分析第二发送命令字的远程终端地址和子地址进行比较，完成数据的位置调整。
优选的，单次通讯计数器计数标志为38时，命令字分析模块和获取数据字模块复位。
优选的，上位机驱动包括驱动接口函数，用于设置1553B筛选模块通道使能，设置1553B筛选信息传输方式，设置1553B筛选目标数据字位置以及设置1553B筛选远程终端地址和子地址
一种1553B总线MT监测数据的筛选方法，基于所述的一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，包括以下步骤：
S1.设定筛选条件并发送控制指令；
S2.接收控制指令的信号并设置数据筛选子系统的筛选参数以及模块使能；
S3.根据筛选条件确定信息传输形式，包含的远程终端地址与子地址，以及目标筛选数据字位置，判断信息传输方式和远程终端子地址是否一致，根据输入的目标筛选数据字位置对1553B监测数据进行筛选输出。
优选的，步骤S3的具体内容为：
S31.分析1553B协议数据的命令字，并根据命令字得出1553B协议数据的信息传输形式、包含的远程终端地址与子地址，并对比筛选条件后，输出信息传输方式标志位和使能标志位；
S32.记录1553B总线单次通讯数据个数信息；
S33.根据信息传输方式标志位和上位机设置的待获取目标数据字位置对比1553B数据计数信息，完成筛选输出目标数据字；
S34.将获取数据字模块输出的目标数据按顺序存入FIFO，等待读取数据；
S35.按照1553B总线工作模式与总线上消息的发送者和接收者的不同，对所需数据位进行定位，将目标帧中的目标位进行提取存储，完成数据筛选。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种1553B总线MT监测数据的筛选系统及方法，具有以下优点：
筛选速度快：数据筛选模块、命令字分析模块、获取数据字模块等核心部件都是硬件级别的设计，能够高效地处理大规模数据；
筛选精确：命令字分析模块能够准确地分析每一次通讯的命令字，并根据命令字确定筛选条件，从而保证筛选的精确性；
可靠性高：采用了多层次的校验机制，能够保证数据的可靠性；
可扩展性强：采用了模块化的设计，能够方便地进行功能扩展和无缝集成。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的带远程终端的消息格式示意图；
图2附图为本发明提供的一种1553B总线MT监测数据的筛选系统示意图；
图3附图为本发明提供的数据筛选子系统工作流程示意图；
图4附图为本发明提供的命令字字格式示意图；
图5附图为本发明提供的命令字分析模块流程示意图；
图6附图为本发明提供的获取数据字模块流程示意图；
图7附图为本发明实施例提供的数据筛选系统的仿真波形示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本实施例中，每个1553B测试数据包由“时标”和“数据”组成，要进行数据智能分析处理，应先对1553B通讯测试数据进行解析，获取包含待分析信号特征的数据字内容，即截取1553B测试数据中特定远程终端地址中的特定子地址的特定数据字进行筛选，1553B通讯测试数据协议包含多种信息传输形式，其中以带方式指令的信息传输形式传输的测试数据不需要获取其数据字内容，因此仅分析筛选1553B协议信息传输形式中包含远程终端的信息传输形式，并对其数据字进行截取输出，带远程终端的信息传输消息格式如图1所示。
本发明实施例公开了一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，如图1和图2，包括：上位机驱动、微处理器和数据筛选子系统；
上位机驱动与微处理器连接，用于设定筛选条件并发送控制指令；
微处理器与数据筛选子系统连接，用于接收控制指令的信号并设置数据筛选子系统的筛选条件以及模块使能；
数据筛选子系统，用于根据筛选条件确定信息传输形式，包含的远程终端地址与子地址，以及目标筛选数据字位置，判断信息传输方式和远程终端子地址是否一致，根据输入的目标筛选数据字位置对1553B监测数据进行筛选输出，如图3。
在本实施例中，上位机驱动通过设备内部以太网向下位机微处理器ARM发送控制指令，ARM接收信号并通过AXI总线实现对数据筛选子系统筛选参数的设置和模块使能。
为了进一步实施上述技术方案，数据筛选子系统包括筛选控制模块、命令字分析模块、单次通讯计数器、获取数据字模块、1553B筛选数据FIFO和数据智能分析模块；
筛选控制模块，用于根据筛选条件控制1553B的协议解析条件，包括帧工作模式，远程终端地址，子地址和目标数据字位置；
命令字分析模块，用于分析1553B协议数据的命令字，并根据命令字得出1553B协议数据的信息传输形式、包含的远程终端地址与子地址，并对比筛选条件后，输出信息传输方式标志位和使能标志位；
单次通讯计数器，用于记录1553B总线单次通讯数据个数信息；
获取数据字模块，用于被使能后根据信息传输方式标志位和上位机设置的待获取目标数据字位置对比1553B数据计数信息，完成筛选输出目标数据字；
1553B筛选数据FIFO模块，用于将获取数据字模块输出的目标数据按顺序存入FIFO，等待数据智能分析模块读取数据；
数据智能分析模块，用于按照1553B总线工作模式与总线上消息的发送者和接收者的不同，对所需数据位进行定位，将目标帧中的目标位进行提取存储，完成数据筛选。
为了进一步实施上述技术方案，筛选条件包括信息传输形式，远程终端地址和子地址，以及目标数据字位置参数信息。
为了进一步实施上述技术方案，命令字分析模块、单次通讯计数器、获取数据字模块、1553B筛选数据FIFO和数据智能分析模块设于FPGA上。
为了进一步实施上述技术方案，数据筛选子系统还包括1553B数据FIFO，用于存储1553B协议数据。
在实际应用中，1553B数据FIFO与信号检测设备的1553B接口连接，获取1553B协议数据并存储。
为了进一步实施上述技术方案，命令字分析模块通过描述字标志位识别RT-RT信息传输模式，分析第二发送命令字的远程终端地址和子地址进行比较，完成数据的位置调整，具体的：
数据筛选模块收到来自ARM的工作指令后，命令字分析模块开始读取1553B数据FIFO中存储的1553B协议数据，由描述字标志位来确定是否是RT-RT信息传输模式；一次通讯结束标志即单次通讯计数器计数标志为38时，控制命令字接收模块复位；
识别到描述字RT-RT标志位时会分析第二发送命令字的远程终端地址和子地址进行比较，1553B字数据在传输过程中数据每一个字节会进行换位操作，数据的后8bit会先于前8bit储存，在解析命令字时需要将数据做位置调整，命令字字格式如图4；
命令字分析模块通过命令字相应bit位所代表的意义，对命令字进行解析，如图5所示，其中根据1553B通讯协议规则解析命令字后，若信息传输方式和远程终端子地址对比一致，则输出信息传输方式标志位和使能标志位后停止读取1553B数据FIFO。
当接收到使能标志后，获取数据字模块开始读取1553B字数据，根据信息传输方式标志位和上位机设置的待获取目标数据字位置对比1553B数据计数标志，将获取的目标数据字输出至1553B筛选数据FIFO，如图6。
在本实施中，1553B一次完整通讯共38个数据，76字节。
为了进一步实施上述技术方案，单次通讯计数器计数标志为38时，命令字分析模块和获取数据字模块复位。
为了进一步实施上述技术方案，上位机驱动包括驱动接口函数，用于设置1553B筛选模块通道使能，设置1553B筛选信息传输方式，设置1553B筛选目标数据字位置以及设置1553B筛选远程终端地址和子地址。
在本实施例中，驱动接口函数通过设备内部以太网向下位机发送各种控制指令，实现参数的设置和监测通道的使能，1553B数据筛选驱动接口函数具体为：
一种1553B总线MT监测数据的筛选方法，基于一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，包括以下步骤：
S1.设定筛选条件并发送控制指令；
S2.接收控制指令的信号并设置数据筛选子系统的筛选参数以及模块使能；
S3.根据筛选条件确定信息传输形式，包含的远程终端地址与子地址，以及目标筛选数据字位置，判断信息传输方式和远程终端子地址是否一致，根据输入的目标筛选数据字位置对1553B监测数据进行筛选输出。
为了进一步实施上述技术方案，步骤S3的具体内容为：
S31.分析1553B协议数据的命令字，并根据命令字得出1553B协议数据的信息传输形式、包含的远程终端地址与子地址，并对比筛选条件后，输出信息传输方式标志位和使能标志位；
S32.记录1553B总线单次通讯数据个数信息；
S33.根据信息传输方式标志位和上位机设置的待获取目标数据字位置对比1553B数据计数信息，完成筛选输出目标数据字；
S34.将获取数据字模块输出的目标数据按顺序存入FIFO，等待读取数据；
S35.按照1553B总线工作模式与总线上消息的发送者和接收者的不同，对所需数据位进行定位，将目标帧中的目标位进行提取存储，完成数据筛选。
在实际应用中，对数据筛选系统进行仿真验证，主要验证内容是对1553B监测数据进行筛选后与原1553B监测数据相应位置的数据进行对比，验证1553B监测数据筛选模块的准确性和实时性。
编写TESTBENCH的对硬件语言逻辑设计的1553B数据筛选逻辑电路进行仿真验证，Verilog测试平台是一个例化的待测模块，逻辑模块与其对应的测试平台共同组成仿真模型，由测试平台给它施加激励并观测其功能、性能与设计的预期是否相符。通常，仿真测试平台完整的结构为：
(1)声明仿真的单位和精度
仿真单位设置为1ns，仿真精度设置为1ps；
(2)定义模块名
定义模块名的关键字为module；
(3)信号或参量定义
参量定义是模拟下位机发送各种控制指令，实现参数的设置和监测通道的使能；
(4)产生激励波形
时钟激励周期设置为20ns，占空比为50％，1553B输入波形为历史测试数据文件；
(5)例化设计模块
将数据筛选模块实例化，将激励模块的端口与被测数据筛选系统的FPGA端口进行相应的连接，使得激励可以输入到数据筛选模块中；
对数据筛选系统仿真结果如图7所示，其中sys_clk为时钟信号，sys_rst_n为复位信号，MT_data是根据1553B协议解析出来的协议数据，target_number为要提取的目标数据字位置，datawords_en为输出有效位，target_datawords为输出提取的目标数据字，MT_mode为信息传输形式代码，RT_Addr表示远程终端地址，RTsub_Addr表示子地址；
从仿真波形图上可以看出该数据筛选系统的表现较好，能够完成对接收到的1553B总线信号完成解析，实现了数据筛选功能。
分别改变1553B历史测试数据文件、1553B工作模式、目标数据字位置，进行重复测试，监测数据稳定性与一致性如下表：
测试1553B数据筛选系统实时性：每帧1553B数据都有接收时标，通过计算第一帧时标数据和最后一帧时标数据计算整个监听所用时间，再结合接收数据总帧数计算得到平均每帧监听数据的发送间隔，通过与1553B数据筛选系统处理一帧数据所需时间对比，判断数据筛选系统的数据实时性，更改通讯循环次数重复测试，测试结果如下表：
由1553B数据筛选系统仿真波形图可以看出完成一帧数据筛选为39个时钟周期，对于50MHz时钟激励也就是780ns完成一次数据筛选，其时间远小于1553B的每帧发送间隔，验证了数据筛选系统的数据处理实时性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，其特征在于，包括：上位机驱动、微处理器和数据筛选子系统；
上位机驱动与微处理器连接，用于设定筛选条件并发送控制指令；
微处理器与数据筛选子系统连接，用于接收控制指令的信号并设置数据筛选子系统的筛选条件以及模块使能；
数据筛选子系统，用于根据筛选条件确定信息传输形式，包含的远程终端地址与子地址，以及目标筛选数据字位置，判断信息传输方式和远程终端子地址是否一致，根据输入的目标筛选数据字位置对1553B监测数据进行筛选输出。
2.根据权利要求1所述的一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，其特征在于，数据筛选子系统包括筛选控制模块、命令字分析模块、单次通讯计数器、获取数据字模块、1553B筛选数据FIFO和数据智能分析模块；
筛选控制模块，用于根据筛选条件控制1553B的协议解析条件，包括帧工作模式，远程终端地址，子地址和目标数据字位置；
命令字分析模块，用于分析1553B协议数据的命令字，并根据命令字得出1553B协议数据的信息传输形式、包含的远程终端地址与子地址，并对比筛选条件后，输出信息传输方式标志位和使能标志位；
单次通讯计数器，用于记录1553B总线单次通讯数据个数信息；
获取数据字模块，用于被使能后根据信息传输方式标志位和上位机设置的待获取目标数据字位置对比1553B数据计数信息，完成筛选输出目标数据字；
1553B筛选数据FIFO模块，用于将获取数据字模块输出的目标数据按顺序存入FIFO，等待数据智能分析模块读取数据；
数据智能分析模块，用于按照1553B总线工作模式与总线上消息的发送者和接收者的不同，对所需数据位进行定位，将目标帧中的目标位进行提取存储，完成数据筛选。
3.根据权利要求1所述的一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，其特征在于，筛选条件包括信息传输形式，远程终端地址和子地址，以及目标数据字位置参数信息。
4.根据权利要求2所述的一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，其特征在于，命令字分析模块、单次通讯计数器、获取数据字模块、1553B筛选数据FIFO和数据智能分析模块设于FPGA上。
5.根据权利要求2所述的一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，其特征在于，数据筛选子系统还包括1553B数据FIFO，用于存储1553B协议数据。
6.根据权利要求2所述的一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，其特征在于，命令字分析模块通过描述字标志位识别RT-RT信息传输模式，分析第二发送命令字的远程终端地址和子地址进行比较，完成数据的位置调整。
7.根据权利要求2所述的一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，其特征在于，单次通讯计数器计数标志为38时，命令字分析模块和获取数据字模块复位。
8.根据权利要求1所述的一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，其特征在于，上位机驱动包括驱动接口函数，用于设置1553B筛选模块通道使能，设置1553B筛选信息传输方式，设置1553B筛选目标数据字位置以及设置1553B筛选远程终端地址和子地址。
9.一种1553B总线MT监测数据的筛选方法，其特征在于，基于权利要求1-8任一项所述的一种1553B总线MT监测数据的筛选系统，包括以下步骤：
S1.设定筛选条件并发送控制指令；
S2.接收控制指令的信号并设置数据筛选子系统的筛选参数以及模块使能；
S3.根据筛选条件确定信息传输形式，包含的远程终端地址与子地址，以及目标筛选数据字位置，判断信息传输方式和远程终端子地址是否一致，根据输入的目标筛选数据字位置对1553B监测数据进行筛选输出。
10.根据权利要求9所述的一种1553B总线MT监测数据的筛选方法，其特征在于，步骤S3的具体内容为：
S31.分析1553B协议数据的命令字，并根据命令字得出1553B协议数据的信息传输形式、包含的远程终端地址与子地址，并对比筛选条件后，输出信息传输方式标志位和使能标志位；
S32.记录1553B总线单次通讯数据个数信息；
S33.根据信息传输方式标志位和上位机设置的待获取目标数据字位置对比1553B数据计数信息，完成筛选输出目标数据字；
S34.将获取数据字模块输出的目标数据按顺序存入FIFO，等待读取数据；
S35.按照1553B总线工作模式与总线上消息的发送者和接收者的不同，对所需数据位进行定位，将目标帧中的目标位进行提取存储，完成数据筛选。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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