CN1263394A - 一种数字数据总线监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种1553B数字数据总线监控设备,它包括设备管理器1、两个1553B通信1553B通信协议处理器2、3、程序储存器4、数据储存器5、以及数据交换缓冲器6,该设备能够实现在用户指令的控制下进行1553B总线控制功能和监视功能有选择地进行工作,并在1553B总线控制器出现故障时执行总线控制器的功能。

Description

一种数字数据总线监控设备

本发明涉及一种数字数据总线监控设备，特别是涉及一种1553B数字数据总线监控设备，该设备可应用于航天、航空及其他测控领域中使用了1553B网络的系统中，它可在用户的控制下实时完成对1553B网络通信情况的全面监视处理或在用户的控制下完成对1553B网络通信的控制功能。即该设备既可以作为1553B网络中的总线监视器使用，又可以作为1553B网络中的总线控制器使用。

MIL-STD-1553B是一个定义了余度通信网络规范的美国军用标准，通过该通信网络可以将一个系统中具有相互协作关系的数字单元进行互连，它是一种数字命令/响应式时分制多路数据总线，在其通信总线上可挂接的设备包括一个负责总线通信控制、管理的总线控制器，若干(最多不超过31个)可完成相应功能的远置终端及一个对1553B网络的通信情况进行监视处理的总线监视器。作为采用了余度结构的通信网络接口规律及信号特性的标准、该标准在物理层上对网络接口部件所产生的电信号特性作了严格的规定，在数据链路层和网络层对错误控制的方法及指令响应格式也作了严格的定义，因此该标准具有极高的可靠性，在航天、航空及其它测控领域得到了广泛的应用。

在MIL-STD-1553B标准中对总线监视器进行定义时指出，总线监视器是接收总线通信消息或提取经选择信息的终端，且只对对应于其RT号的信息进行响应，而对其他信息不进行响应，所有总线监视器所获得的信息要严格地用于离线应用(如飞行测试记录、维护记录或者任务的分析)，另外总线监视器也可以为备份的总线控制器提供足够的信息以使该备份在适当的时候取代发生故障的总线控制器。这种情况下的总线监视器称为总线监控器。《数字时分命令/响应型多路数据总线接口标准》(《INTERFACE STANDARD FOR DIGITAL TIME DIVISIONCOMMAND/RESPONSE  MULTIPLEX DATA BUS》，DEPARTMENT  OF DEFENSE，USA，1978)。目前所实现的1553B总线监控器的功能都没有超出这里定义的范围。但在某些要求有实信息的应用场合(如卫星、飞船及某些实时控制环境)离线处理不能满足工作要求，而且在某些场合下网络系统中所能挂的设备的数目也是受一定的限制(如资金、功耗等)的，因此，在总线控制器与总线监视器之外再带一个总线控制器的备份设备有时也不能满足系统的要求，另外在进行实时总线消息监视时，因为可能存在系统环境(可用储存器、系统当前工作状况等)的种种限制，因此单一的不能在用户的控制下进行功能改变的总线监控器的应用存在着在某些情况下不能满足实际需求的问题。

本发明的目的就是为了解决已有技术的不足，使得可在用户的控制下除可对网络数据进行全面监视外，还可实现实时的对总线通信情况有选择的监视及分析处理，另外还可在同一设备上同时提供可对1553B网络通信进行控制的总线控制功能和可对1553B网络通信情况进行监视的总线监视功能，并且实现由用户控制的这两种功能之间的切换。从而使总线监控器能够在各种不同的场合中得到广泛的应用。

本发明目的是这样实现的：本发明的总线监控设备包括一个作为中央处理单元的设备管理器1、一个用于总线监控的1553B通信协议处理器2及一个作为1553B用户接口的1553B通信协议处理器3，用于程序储存的程序储存器4、数据储存的数据储存器5、以及作为非1553B用户接口的数据交换缓冲器6，这些器件通过相应的数据总线、地址总线和控制总线实现互连，其中的两个1553B通信协议处理器2和3分别通过两个耦合变压器同外部的二余度双总线结构的总线A和总线B相连，数据交换缓冲器6的输入端通过控制电缆与用户测控设备相连接。

首先在系统加电的时候，该设备处于常规(缺省)的监视状态，此时用户总线上的通信内容由用于总线监控的1553B通信协议处理器2完成接收，并在设备管理器1的控制下将数据转储到数据存储器5中，在用户通过作为1553B用户接口的1553B通信协议处理器3或非1553B用户接口的数据交换缓冲器6所传送的指令的控制下(后面将简称为用户指令控制)，可以将存储在数据存储器5中的数据通过作为1553B用户接口的1553B通信协议处理器3或非1553B用户接口的数据交换缓冲器6发布给用户，甚至用户总线将数据在设备管理器1的控制下由数据存储器5取出并发布给用户(后面将简称为数据发布)。在用户发现1553B总线控制器发生了故障时，可通过用户端1553B通道1553B通信协议处理器3或非1553B通道数据交换缓冲器6发出控制命令，在设备管理器1的控制下，程序跳转到存储在程序存储器4中的总线控制器程序部分执行程序，控制总线监控设备进入总线控制器工作模式，完成1553B所定义的总线控制器功能，取代发生故障的总线控制器。

另外在用户指令的控制下，总线监控设备还可通过总线监控1553B通信协议处理器2分别实现对特定远置终端、特定条件下的总线消息、总线性能等进行实时监视，然后在设备管理器1的控制下完成数据到数据存储器5的转储、统计处理及数据发布。其中远置终端是指在1553B网络中所定义的设备，而特定条件可以是用户根据实际需求所制定的对网络通信的某种情况进行监视的要求，另外无论处于何种监视状态下，总线监控设备可对1553B网络的重要的通信状态进行统计。这些监视统计的结果数据可以在进行相应的数据发布的时候同时发布给用户，以便用户使用。数据发布时可用的三种数据下行通道可根据用户的需求进行调整选用。

本发明根据工程应用中的实际要求突破了MIL-STD-1553B标准所规定的及目前所实现的总线监控器功能，能够满足多种工程条件下对总线监控器的使用要求，该总线监控设备可在用户的控制下完成不同的监视统计功能或在用户的控制下完成总线控制功能。由于本发明在硬件设计中采用了一体化设计，使所设计的设备既可用于总线控制器，又可用于总线监视器，而在设备所包含的软件中，既有总线控制器的软件又由总线监视器的软件，它们可通过硬件设计所提供的可选择的两个灵活的用户通道进行切换。使得设备的在不同应用情况下的适应性大大增强，而所实现的可由用户实时选择的总线监视功能，使得它具有非常强大的监视器应用功能。

附图1为本发明的总体方案。

附图2为本发明的原理框图。

附图3为本发明的硬件结构。

附图4为本发明的软件的总体框图。

附图5为本发明的总线监视功能的软件框图。

附图6为本发明的总线控制功能的软件框图。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照附图1，本发明的1553B总线监控设备包括带有1553B接口、1553B用户接口及非1553B用户接口的硬件环境及配套的软件系统。其中的1553B用户接口和非1553B用户接口可根据用户的需要进行可选择的配置。

参照附图2，本发明中总线监控设备的硬件环境包括设备管理器1，两片1553B通信协议处理芯片2和3，数据交换缓冲器6，其中设备管理器1、1553B通信协议处理器2和3、程序存储器4和数据存储器5可通过系统中相应的内部总线(包括数据总线、控制总线及地址总线)相互连接，1553B通信协议处理器2和3分别通过各自的耦合变压器分别同外部的1553B总线连接，数据交换缓冲器6可与非1553B用户接口相连接。

在附图3给出的本发明的硬件结构图中，设备管理器1使用的是INTEL公司的80C186 CPU，1553B通信协议处理器2和3为DDC公司的BU-61580和BU-61585通信协议处理器，程序存储器4为64KB的EPROM，总线控制器软件和总线监视器软件固化在其中。数据储存器5为静态RAM，其容量为512KB。数据交换缓冲器6为FIFO，采用IDT公司的7203芯片，总线监控设备采用16MHZ的系统时钟。80C186CPU是该系统的核心，负责完成在加电时系统的初始化，对用户通过1553B通道或非1553B通道送到的控制命令进行解释处理并完成系统工作状态的转换，以完成相应的总线监视功能或总线控制功能，并可将总线监视结果通过用户所选择的用户接口通道发送到用户端。

1553B总线通信是靠智能化的通信协议处理芯片实现的，该芯片可根据初速化参数的不同完成相应的总线监视功能、总线控制功能及用户1553B总线接口功能。总线通信可在该协议芯片的控制下自动完成，每完成一个消息的通信，都会发出中断服务请求，80C186CPU则根据服务请求在程序的控制下完成对通信结果的储存及处理，系统的1553B接口采用变压器耦合方式，61580芯片及61585芯片通过变压器与外部总线相连接，外总线分别为两条余度总线。

此外本发明中还包括一些辅助性芯片。

本发明的软件分为在不同时刻执行的两大部分软件，即总线监视器软件和总线控制器软件，它们的关系如图4所示。它们之间的切换在用户的控制下进行，图5和6所示的分别为总线监视器软件和总线控制器软件各自的流程图。其中的总线监视器软件可在用户指令的控制下完成不同的功能。

固化在程序存储器中的总线监控器系统的软件的工作过程如下：

在系统加电时，总线监控设备的软件自动完成系统的缺省设置，并使设备处于总线监视的常规工作方式，完成总线通信的常规监视与统计。并可将所监视的结果通过用户所选择的用户接口通道发布给用户，以便用户使用。另外还可随时接收用户的控制命令，在用户控制命令的控制下，可随时转入总线监视状态的其他监视方式，其中包括对特定终端的监视、对特定条件发生后总线消息的监视及网络性能的统计处理。并可在完成相应的监视功能后，自动转到常规监视方式。

在用户判断出系统中的总线控制器已发生了故障的情况下，可控制总线监控设备自动转入执行总线控制器软件，完成对网络通信的控制功能，软件可根据1553B网络的实际使用情况进行适当调整以对各种1553B网络通信进行控制。该控制功能非常适用于对1553B总线通信进行控制的各种工作。

Claims (1)

1.一种数字数据总线监控设备，其特征在于：

该数字数据总线监控设备包括一个作为中央处理单元的设备管理器(1)、一个用于总线监控的1553B通信协议处理器(2)及一个作为1553B用户接口的1553B通信协议处理器(3)，一个用于程序储存的程序储存器(4)、数据储存的数据储存器(5)、以及作为非1553B用户接口的数据交换缓冲器(6)；

当系统加电时，该数字数据总线监控设备处于常规(缺省)的监视状态，此时用户总线上的通信内容由用于总线监控的1553B通信协议处理器(2)完成接收，并在设备管理器(1)的控制下将数据转储到数据存储器(5)中，在用户通过作为1553B用户接口的1553B通信协议处理器(3)或非1553B用户接口的数据交换缓冲器(6)所传送的指令的控制下(后面将简称为用户指令控制)，可以将存储在数据存储器(5)中的数据通过作为1553B用户接口的1553B通信协议处理器(3)或非1553B用户接口的数据交换缓冲器(6)发布给用户，甚至用户总线将数据在设备管理器(1)的控制下由数据存储器(5)取出并发布给用户(后面将简称为数据发布)；在用户发现1553B总线控制器发生了故障时，可通过用户端1553B通道1553B通信协议处理器(3)或非1553B通道数据交换缓冲器(6)发出控制命令，在设备管理器(1)的控制下，程序跳转到存储在程序存储器(4)中的总线控制器程序部分执行程序，控制总线监控设备进入总线控制器工作模式，完成1553B所定义的总线控制器功能，取代发生故障的总线控制器。

Images