機載TM總線接口設計方案

3 系統(tǒng)軟件設計
3．1 USB固件(Firmware)程序開發(fā)
固件其實就是單片機的程序文件，主要完成設備初始化、USB協(xié)議標準請求處理以及其他應用程序。一般來說，固件程序的軟件結構可設計為基于中斷的分層結構，如圖7所示。

在固件程序中，后臺的中斷服務例程(ISR)負責從ISP1581收集數(shù)據(jù)，當ISR收集到了足夠的數(shù)據(jù)時，通知前臺主程序循環(huán)數(shù)據(jù)已經(jīng)準備好，由主程序循環(huán)進行數(shù)據(jù)的處理。以的批量傳輸端點為例，當從主機收到一個數(shù)據(jù)包，就會向為控制器產(chǎn)生一個中斷請求，微控制器立即響應中斷。在中斷服務例程中，固件程序?qū)?shù)據(jù)包從內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖區(qū)轉(zhuǎn)移到循環(huán)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)清零以使該端點可以接收新的數(shù)據(jù)包，這時微控制器可以繼續(xù)執(zhí)行當前更為緊急或者還未處理完的任務，例如讀取采集數(shù)據(jù)，然后返回到主循環(huán)中檢查循環(huán)緩沖區(qū)是否有新的數(shù)據(jù)，并進行處理。
3．2 USB設備驅(qū)動程序開發(fā)
驅(qū)動程序的基本功能是建立應用程序與USB接口之間的數(shù)據(jù)通訊。本設計采用Driver Works開發(fā)USB驅(qū)動程序。應用程序可以利用Win32API直接調(diào)用驅(qū)動程序。讀操作是從應用程序調(diào)用Win32API函數(shù)的ReadFile開始的。當應用程序調(diào)用ReadFile函數(shù)時，系統(tǒng)通過ntdll.dll調(diào)用ntreadfile向設備驅(qū)動程序發(fā)送一個IRP，驅(qū)動程序接收到該IRP后，開辟用以接收數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)，判斷所讀數(shù)據(jù)是否大于端點的最大信息包規(guī)格(Maxsize)，如果所讀數(shù)據(jù)大于端點的最大信息包規(guī)格，則此次只能讀取Maxsize個字節(jié)，這樣就會造成數(shù)據(jù)丟失。因此，固件程序應避免發(fā)送大于端點Maxs- ize的信息包，然后建立相應端點的URB并向下層驅(qū)動提交該URB，此時I／O管理器執(zhí)行Read，把設備傳來的數(shù)據(jù)放到緩沖區(qū)內(nèi)。具體過程如圖8所示。

4 結 語
本文對TM-BUS技術在四代機中的應用進行了分析，運用VHDL語言、FPGA、USB等技術，設計了TM-BUS接口板。在對TM-BUS控制協(xié)議分析的基礎上，基于FPGA技術實現(xiàn)了TM總線協(xié)議，利用USB芯片ISP158l實現(xiàn)接口電路與上位機的連接，實現(xiàn)與PC機的數(shù)據(jù)通信，同時編寫了USB設備端的固件程序和PC機端的USB的設備驅(qū)動程序。通過試驗得出結論：

(1)TM總線技術為綜合航空電子系統(tǒng)可測試性的發(fā)展提供了必要的技術途徑；
(2)基于FPGA技術實現(xiàn)的TM-BUS協(xié)議芯片，可有效實現(xiàn)總線各項控制功能。
對于一個復雜系統(tǒng)的設計，初始階段可能會存在功能上的不足，這些會逐步得到改正，因而本設計有提高和升級的空間。