CN117093344A - 一种总线信号转换方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种总线信号转换方法，包括以下步骤：在处理器的操作系统中开设接收任务和调度任务。周期性触发接收任务，获取并发送第一消息队列，第一消息队列用于存储上级设备下发的、且需传至下级设备的数据；将第一消息队列内的数据转换为二级总线信号，由二级总线传输至下级设备，并无等待查询第二消息队列；第二消息队列用于存储从下级设备调度的、且需传至上级设备的数据；当查询到第一消息队列中存有数据时，触发调度任务；发送第二消息队列，将第二消息队列内的数据转换为一级总线信号，由一级总线传输至上级设备，该方案节约软硬件资源，提升效率，且能达到实时转换和传输的效果。

Description

一种总线信号转换方法

技术领域

本申请涉及航空航天等嵌入式软件技术领域，具体涉及一种总线信号转换方法。

背景技术

1553B总线具备很高的可靠性，被广泛应用于航空航天领域，在1553B总线中由总线控制器(BC)完成总线的调度，远程终端(RT)能够被动进行发送、接收等功能。在航空航天领域，由于上级设备需要向下级设备发送数据，下级设备也需要向上级设备发送数据，基于此，上级设备和下级设备之间就需要配置设备实现总线信号的转换。

现有技术中，通常采用两个处理器或者两个板级分别进行上级设备向下级设备的信号输出，以及下级设备向上级设备的信号传输，两个处理器或者两个板级就需要编写两个不同的控制软件，不仅浪费了软硬件的资源，也增大了总线信号转换的繁琐度。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种总线信号转换方法，包括以下步骤：

在处理器的操作系统中开设接收任务和调度任务，并设置所述接收任务优先级高于所述调度任务；

周期性触发所述接收任务，获取并发送第一消息队列，所述第一消息队列用于存储上级设备下发的、且需传至下级设备的数据；所述第一消息队列中的数据至少具有消息类型；所述消息类型至少包括需直接透传的类型、以及需调度下级设备的类型；

将所述第一消息队列内的数据转换为二级总线信号，由二级总线传输至下级设备，并无等待查询第二消息队列；所述第二消息队列用于存储从下级设备调度的、且需传至上级设备的数据；

当查询到所述第一消息队列中存有数据时，触发所述调度任务；

发送所述第二消息队列，将所述第二消息队列内的数据转换为一级总线信号，由一级总线传输至上级设备。

根据本申请实施例提供的技术方案，该方法还包括以下步骤：

接收所述上级设备下发的所有数据，并依据消息类型筛选得到若干个需直接透传至下级设备的第一待转发数据，各所述第一待转发数据存储至所述第一消息队列内。

根据本申请实施例提供的技术方案，该方法还包括以下步骤：

调度所述下级设备的所有数据，并筛选得到若干个需传至所述上级设备的第二待转发数据，各所述第二待转发数据存储至所述第二消息队列内。

根据本申请实施例提供的技术方案，各所述第一待转发数据存储至所述第一消息队列内，至少包括以下步骤：

将所有所述第一待转发数据划分为若干个关键数据，以及若干个普通数据；所述关键数据为在规定时间内需向所述二级总线传输的数据，所述普通数据为除所述第一关键数据之外的其它所述第一待转发数据；

将所述关键数据存储在所述第一消息队列的头部，各所述普通数据依据先进先出原则进行存储。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一消息队列内的所述第一待转发数据采用结构体类型进行存储，所述结构体类型至少包括时间标识、消息类型、命令字和数据内容。

根据本申请实施例提供的技术方案，将所有所述第一待转发数据划分为若干个关键数据，以及若干个普通数据，至少包括以下步骤：

依据各所述第一待转发数据的所述命令字，判断得到所述关键数据。

根据本申请实施例提供的技术方案，周期性触发所述接收任务，至少包括以下步骤：

每间隔第一预设时长，触发所述接收任务。

根据本申请实施例提供的技术方案，当查询到所述第一消息队列中存有数据之后，至少包括以下步骤：

判断所述接收任务的当前状态，若所述接受任务的当前状态为挂起时，触发所述调度任务。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述时间标识包括时间数据；将所述第一消息队列内的消息转换为二级总线信号，由二级总线传输至下级设备，至少包括以下步骤：

解析所述第一消息队列中数据的消息类型，判断为广播时间数据时，获取时标寄存器内记录的时间损耗，并将所述时间损耗补偿进所述时间数据，得到修正后时间数据；

将所述修正后时间数据向所述下级设备进行广播。

根据本申请实施例提供的技术方案，获取时标寄存器内记录的时间损耗，并将所述时间损耗补偿进所述广播时间数据，得到修正后时间数据，至少包括以下步骤：

调整所述接收任务优先级低于所述调度任务，获取时标寄存器内记录的时间损耗；

并将所述时间损耗补偿进所述广播时间数据，得到修正后时间数据，再将优先级调回原状态，所述原状态为所述接收任务优先级高于所述调度任务。

综上所述，本申请提出一种总线信号转换方法，包括以下步骤：在处理器的操作系统中开设接收任务和调度任务，并设置接收任务优先级高于调度任务；周期性触发接收任务，获取并发送第一消息队列，第一消息队列用于存储上级设备下发的、且需传至下级设备的数据；将第一消息队列内的数据转换为二级总线信号，由二级总线传输至下级设备，并无等待查询第二消息队列；第二消息队列用于存储从下级设备调度的、且需传至上级设备的数据；当查询到第一消息队列中存有数据时，触发调度任务；发送第二消息队列，将第二消息队列内的数据转换为一级总线信号，由一级总线传输至上级设备。

本申请与现有技术相比，有益效果在于：通过一个处理器操作系统中开设两个任务，这两个任务依据两个消息队列实现数据交换，无需采用两个处理器或者两个板级分别进行上级设备向下级设备的信号输出，以及下级设备向上级设备的信号传输，节约了软硬件资源，也简化了总线信号转换的步骤，提升效率，且能达到实时转换和传输的效果。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种总线信号转换方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

诚如背景技术中提到的，针对现有技术中的问题，本申请提出了一种总线信号转换方法，请参考图1所示，包括以下步骤：

S101、在处理器的操作系统中开设接收任务和调度任务，并设置所述接收任务优先级高于所述调度任务；

S102、周期性触发所述接收任务，获取并发送第一消息队列，所述第一消息队列用于存储上级设备下发的、且需传至下级设备的数据；所述第一消息队列中的数据至少具有消息类型；所述消息类型至少包括需直接透传的类型、以及需调度下级设备的类型；

S103、将所述第一消息队列内的数据转换为二级总线信号，由二级总线传输至下级设备，并无等待查询第二消息队列；所述第二消息队列用于存储从下级设备调度的、且需传至上级设备的数据；

S104、当查询到所述第一消息队列中存有数据时，触发所述调度任务；

S105、发送所述第二消息队列，将所述第二消息队列内的数据转换为一级总线信号，由一级总线传输至上级设备；

具体地，所述处理器选用BM3610，最高主频144MHz，此处理器是一款可编程片上系统(SOPC)，内部集成了2路1553B总线控制器。所述处理器配备在中间设备上，中间设备设于所述上级设备与所述下级设备之间，中间设备与所述上级设备之间具有一级1553B总线，中间设备与所述下级设备之间具有二级1553B总线。2路可各自配置为BC(总线控制器)、RT(远程终端)或MT(总线监视器)，将其中1路配置为RT，用于在一级1553B总线中充当RT，另1路配置为BC，负责在二级总线中完成下级设备的管理。中间设备处于两级总线的转换核心位置，在所述一级总线中作为RT，在二级总线中作为BC，处理器运行一整个操作系统；可选地，所述下级设备可包含1个或多个。

所述的操作系统，是嵌入式实时操作系统(FreeRTOS)，开设2个任务，分别为接收任务(TaskRT)和调度任务(TaskBC)，其中TaskBC优先级低，TaskRT优先级高，两个任务依靠2个消息队列进行数据交换，包括第一消息队列(MsgQ1)和第二消息队列(MsgQ2)；

具体地，FreeRTOS操作系统是一个微小的实时操作系统，作为一个轻量级的操作系统，功能包括任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理等，是一个可剥夺型的操作系统，具备任务抢占功能。

TaskRT任务处于高优先级，任务内容至少包括：对RT的调度，对RT接收上层设备的数据的查询，发送MsgQ1，矢量字的清除，无等待查询TaskBC发送的MsgQ2，并将消息转换为一级总线信号。

TaskBC任务处于低优先级，任务内容至少包括：对二级总线中RT矢量字的调度，BC向RT的数据发送，RT向BC数据的获取，发送MsgQ2。

该方法通过一个处理器操作系统中开设两个任务，这两个任务依据两个消息队列实现数据交换，无需采用两个处理器或者两个板级分别进行上级设备向下级设备的信号输出，以及下级设备向上级设备的信号传输，节约了软硬件资源，也简化了总线信号转换的步骤，提升效率，且能达到实时转换和传输的效果。

在一优选实施例中，该方法还包括以下步骤：

接收所述上级设备下发的所有数据，并依据消息类型筛选得到若干个直接透传至下级设备的第一待转发数据，各所述第一待转发数据存储至所述第一消息队列内。

具体地，所述上级设备向下传输的所有数据有一部分由该设备使用，有一部分需要向下传输至所述下级设备供所述下级设备使用，因此需要进行筛选得到所述第一待转发数据，存储至所述第一消息队列。

在一优选实施例中，该方法还包括以下步骤：

调度所述下级设备的所有数据，并筛选得到若干个需传至所述上级设备的第二待转发数据，各所述第二待转发数据存储至所述第二消息队列内。

具体地，通过解析得到所述上级设备需要从所述下级设备中得到哪些信息，所述二级总线调度BC，调度所述下级设备的所述数据，以查询得到所述上级设备的所需信息，并存储至所述第二消息队列。

在一优选实施例中，各所述第一待转发数据存储至所述第一消息队列内，至少包括以下步骤：

将所有所述第一待转发数据划分为若干个关键数据，以及若干个普通数据；所述关键数据为在规定时间内需向所述二级总线传输的数据，所述普通数据为除所述第一关键数据之外的其它所述第一待转发数据；

将所述关键数据存储在所述第一消息队列的头部，各所述普通数据依据先进先出原则进行存储。

具体地，由所述一级总线下发的数据，有一些需要满足实时性要求，即在规定时间内需要转发至所述二级总线的数据，这些数据即为所述第一关键数据；

在TaskRT任务中查询RT，将接收到的所述一级总线下发的数据分为两类，一类为关键数据，一类为普通数据，所述关键数据需要进行优先处理。

在一优选实施例中，所述第一消息队列内的所述第一待转发数据采用结构体类型进行存储，所述结构体类型至少包括时间标识、消息类型、命令字和数据内容。

在一优选实施例中，将所有所述第一待转发数据划分为若干个关键数据，以及若干个普通数据，至少包括以下步骤：

依据各所述第一待转发数据的所述命令字，判断得到所述关键数据。

具体地，MsgQ1存储由一级1553B总线需要向二级1553B总线转发的数据，消息内容包括时间标识、消息类型、命令字和数据内容，所述第一消息队列大小为512，即最多可存放512条消息，可通过命令字判断出是否为所述关键数据，如果为所述关键数据，则将所述关键数据存放在所述第一消息队列的头部，从而完成数据的插队，如果为所述关键数据，优先处理，如果为所述普通数据，则在所述第一消息队列中遵从先进先出原则。

在一优选实施例中，周期性触发所述接收任务，至少包括以下步骤：

每间隔第一预设时长，触发所述接收任务。

在一优选实施例中，当查询到所述第一消息队列中存有数据之后，至少包括以下步骤：

判断所述接收任务的当前状态，若所述接受任务的当前状态为挂起时，触发所述调度任务。

具体地，TaskRT由信号量触发，所述第一预设时长为2.5毫秒，当所述信号量到达时，TaskRT被触发执行。具体为：执行一级1553B总线RT的查询，查询后将数据内容、命令字、消息类型和时间标识取出，发送MsgQ1，如果是需要特殊优先处理的数据，判断为所述关键数据，则将数据插队到MsgQ1的头部。

同时为了触发二级1553B总线BC调度所述下级设备的矢量字，需要发送一个消息类型为周期调度矢量字；

查询二级1553B总线的消息队列MsgQ2，如果有当前队列中存储有数据，则将MsgQ2中的数据上传给一级总线的BC，完成二级总线向一级总线的信号转换；

TaskBC由TaskRT发送的MsgQ1触发，当MsgQ1无数据时，处于挂起状态，同时由于TaskBC优先级较低，能够被TaskRT抢占。

当TaskBC获得CPU的使用权后，首先解析消息类型，如果是获取下级设备矢量字，则调度BC，获取所述下级设备RT的矢量字，根据矢量字再对RT向BC进行调度数据，同时发送MsgQ2，供TaskRT进行查询。

解析消息类型为透传数据，再根据通信协议将数据转换为下级设备RT相应的子地址进行发送。

在一优选实施例中，将所述第一消息队列内的消息转换为二级总线信号，由二级总线传输至下级设备，至少包括以下步骤：

解析所述第一消息队列中数据的消息类型，判断为广播时间数据时，获取时标寄存器内记录的时间损耗，并将所述时间损耗补偿进所述时间数据，得到修正后时间数据；

将所述修正后时间数据向所述下级设备进行广播。

在一优选实施例中，获取时标寄存器内记录的时间损耗，并将所述时间损耗补偿进所述广播时间数据，得到修正后时间数据，至少包括以下步骤：

调整所述接收任务优先级低于所述调度任务，获取时标寄存器内记录的时间损耗；

并将所述时间损耗补偿进所述广播时间数据，得到修正后时间数据，再将优先级调回原状态，所述原状态为所述接收任务优先级高于所述调度任务。

具体地，解析消息类型为广播时间数据时，则首先改变TaskBC的任务优先级高于TaskRT的任务优先级，再次读取BM3610中作为RT的控制器的时间标识寄存器，时标寄存器在初始化时配置为LSB＝64us，是一个16位的寄存器，在RT接收到广播时间数据时，会自动打入时标，即MsgQ1中的时间标识，将读取到的值与MsgQ1中的值做差值，得到本设备的时间损耗，将时间损耗补偿进广播时间数据，得到新的时间数据，进而在广播至所述二级总线的所述下级设备，完成后，将TaskBC优先级改为原优先级，此目的是为了防止在所述时间数据修正过程中，TaskBC被TaskRT抢占，造成修正值不准确的情况，优先级的改变保证了所述时间数据的精确度。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种总线信号转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

在处理器的操作系统中开设接收任务和调度任务，并设置所述接收任务优先级高于所述调度任务；

周期性触发所述接收任务，获取并发送第一消息队列，所述第一消息队列用于存储上级设备下发的、且需传至下级设备的数据；所述第一消息队列中的数据至少具有消息类型；所述消息类型至少包括需直接透传的类型、以及需调度下级设备的类型；

将所述第一消息队列内的数据转换为二级总线信号，由二级总线传输至下级设备，并无等待查询第二消息队列；所述第二消息队列用于存储从下级设备调度的、且需传至上级设备的数据；

当查询到所述第一消息队列中存有数据时，触发所述调度任务；

发送所述第二消息队列，将所述第二消息队列内的数据转换为一级总线信号，由一级总线传输至上级设备。

2.根据权利要求1所述的总线信号转换方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤：

接收所述上级设备下发的所有数据，并依据消息类型筛选得到若干个需直接透传至下级设备的第一待转发数据，各所述第一待转发数据存储至所述第一消息队列内。

3.根据权利要求1所述的总线信号转换方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤：

调度所述下级设备的所有数据，并筛选得到若干个需传至所述上级设备的第二待转发数据，各所述第二待转发数据存储至所述第二消息队列内。

4.根据权利要求2所述的总线信号转换方法，其特征在于：各所述第一待转发数据存储至所述第一消息队列内，至少包括以下步骤：

将所有所述第一待转发数据划分为若干个关键数据，以及若干个普通数据；所述关键数据为在规定时间内需向所述二级总线传输的数据，所述普通数据为除所述第一关键数据之外的其它所述第一待转发数据；

将所述关键数据存储在所述第一消息队列的头部，各所述普通数据依据先进先出原则进行存储。

5.根据权利要求4所述的总线信号转换方法，其特征在于：所述第一消息队列内的所述第一待转发数据采用结构体类型进行存储，所述结构体类型至少包括时间标识、消息类型、命令字和数据内容。

6.根据权利要求5所述的总线信号转换方法，其特征在于：将所有所述第一待转发数据划分为若干个关键数据，以及若干个普通数据，至少包括以下步骤：

依据各所述第一待转发数据的所述命令字，判断得到所述关键数据。

7.根据权利要求3所述的总线信号转换方法，其特征在于：周期性触发所述接收任务，至少包括以下步骤：

每间隔第一预设时长，触发所述接收任务。

8.根据权利要求1所述的总线信号转换方法，其特征在于：当查询到所述第一消息队列中存有数据之后，至少包括以下步骤：

判断所述接收任务的当前状态，若所述接受任务的当前状态为挂起时，触发所述调度任务。

9.根据权利要求5所述的总线信号转换方法，其特征在于：将所述第一消息队列内的消息转换为二级总线信号，由二级总线传输至下级设备，至少包括以下步骤：

解析所述第一消息队列中数据的消息类型，判断为广播时间数据时，获取时标寄存器内记录的时间损耗，并将所述时间损耗补偿进所述广播时间数据，得到修正后时间数据；

将所述修正后时间数据向所述下级设备进行广播。

10.根据权利要求9所述的总线信号转换方法，其特征在于：获取时标寄存器内记录的时间损耗，并将所述时间损耗补偿进所述广播时间数据，得到修正后时间数据，至少包括以下步骤：

调整所述接收任务优先级低于所述调度任务，获取时标寄存器内记录的时间损耗；

并将所述时间损耗补偿进所述广播时间数据，得到修正后时间数据，再将优先级调回原状态，所述原状态为所述接收任务优先级高于所述调度任务。