通用1553B總線的信息監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：在航電系統(tǒng)維護(hù)過(guò)程中，為解決定位故障的效率和降低維修成本等問(wèn)題，提出了基于ICD(Intedace Control Document，接口控制文件)的1553B總線的信息監(jiān)控系統(tǒng)模型。該系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)據(jù)采集卡對(duì)總線中傳輸?shù)男盘?hào)有無(wú)失真、偏差等電氣特性進(jìn)行檢測(cè)，并使用1553B通訊卡通過(guò)測(cè)控軟件LabWindows／CVI編程與ICD數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)鏈接，實(shí)現(xiàn)總線信息的解析和故障的判斷。與傳統(tǒng)的維護(hù)過(guò)程相比，這種模型能夠從信號(hào)的電氣特性以及信息的解析等全方位的去檢測(cè)判斷故障的來(lái)源，并且能夠廣泛在其他1553B總線系統(tǒng)內(nèi)擴(kuò)展應(yīng)用。驗(yàn)證表明該監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)總線信息進(jìn)行快速有效地監(jiān)測(cè)分析，能滿足應(yīng)用需求。
關(guān)鍵詞：1553B總線；數(shù)據(jù)庫(kù)；總線監(jiān)控；ICD

軍用數(shù)據(jù)總線MIL-STD-1553B標(biāo)準(zhǔn)因其可靠性高、傳輸速率高、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)在飛行平臺(tái)的電子綜合化系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，因此對(duì)該總線的不斷深入研究十分必要。
在飛機(jī)的排故和維修過(guò)程中，尚不能快速有效地確定是該部分的某個(gè)子系統(tǒng)故障還是總線故障。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，只有對(duì)該部位的子系統(tǒng)進(jìn)行逐一排故才能確定故障并維修，嚴(yán)重影響了工作效率。該監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)集成了對(duì)總線中傳輸信號(hào)電氣特性的檢測(cè)、傳輸數(shù)據(jù)的有效性判斷以及實(shí)時(shí)比對(duì)ICD的傳輸信息解析，從而能夠加快維修時(shí)的排故速度并減輕地勤人員的工作負(fù)擔(dān)。

1 系統(tǒng)概述
1．1 1553B總線簡(jiǎn)介
MIL-STD-1553B是一種時(shí)分制指令／響應(yīng)式多路傳輸數(shù)據(jù)總線。其總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括總線控制器(BC)、總線監(jiān)聽(tīng)器(BM)及遠(yuǎn)程終端(RT )?？偩€上的信息是以消息的形式調(diào)制成曼徹斯特碼進(jìn)行傳輸?shù)?。每條消息最長(zhǎng)由32個(gè)字組成，所有的字分為三類：命令字、數(shù)據(jù)字和狀態(tài)字。每類字的長(zhǎng)度為20位，有效信息位是16位，每個(gè)字的前3位為單字的同步字頭，最后1位是奇偶校驗(yàn)位。有效信息(16位)及奇偶校驗(yàn)位在總線上以曼徹斯特碼的形式進(jìn)行傳輸，傳輸一位的時(shí)間為1μs(即碼速率為1 MHz)。如圖1所示為總線信息字的格式。

1．2 系統(tǒng)分析
在信息傳輸出現(xiàn)故障時(shí)，首先要考慮兩類故障，一是總線磨損等而導(dǎo)致的信息傳輸失真，無(wú)法識(shí)別，此時(shí)需要對(duì)總線進(jìn)行檢查、維修或是更換；二是對(duì)應(yīng)的某個(gè)子設(shè)備出現(xiàn)通信故障，此時(shí)需要根據(jù)所傳輸數(shù)據(jù)判斷故障類型，以達(dá)到迅速維修的目的。因此既要根據(jù)國(guó)軍標(biāo)要求對(duì)總線傳輸信號(hào)的電氣特性進(jìn)行條件判斷，也要對(duì)傳輸?shù)男畔⒆值膬?nèi)容及其有效性進(jìn)行判斷分析。
該系統(tǒng)在框架上由總線數(shù)據(jù)采集和信息監(jiān)控兩大模塊組成，分別實(shí)現(xiàn)不同的系統(tǒng)功能。
2 硬件組成
硬件部分由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、研華多功能高速數(shù)據(jù)采集卡PCI1714和成都恩菲特公司生產(chǎn)的1553B接口卡EPH6273構(gòu)成。
2．1 數(shù)據(jù)采集模塊
數(shù)據(jù)采集模塊的關(guān)鍵部分就是數(shù)據(jù)采集卡。1553B總線傳輸?shù)穆鼜厮固卮a的速率是1 Mb／s。根據(jù)香儂采樣定理：要使信號(hào)采樣后能夠不失真還原，采樣頻率必須大于信號(hào)最高頻率的兩倍，即fs≥2fmax，工程上一般選擇fs=(5～10fmax。采集卡PCI1714最高采樣速率為30MS／ s，32k的FIFO，支持4通道模擬輸入。模擬信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡后，采集卡對(duì)其進(jìn)行調(diào)理、采集、緩存，并將信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移存入計(jì)算機(jī)的硬盤，計(jì)算機(jī)在應(yīng)用程序的控制下，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算，最后把數(shù)據(jù)和定性判斷結(jié)果在生成的面板上顯示。圖2是信號(hào)采集系統(tǒng)的功能框圖。

2．2 信息監(jiān)控模塊
信息監(jiān)控模塊的硬件核心就是1553B通訊卡。該卡是1個(gè)雙通道、多功能的PCI接口卡，可同時(shí)模擬和實(shí)現(xiàn)總線控制(BC)、遠(yuǎn)程終端(RT)、總線監(jiān)控(BM)功能，隨卡提供了驅(qū)動(dòng)安裝程序和豐富的1553B總線接口函數(shù)。1553B通訊卡通過(guò)PCI總線把計(jì)算機(jī)和機(jī)載設(shè)備相連接，實(shí)現(xiàn)通信時(shí)，需要識(shí)別總線傳輸?shù)拿總€(gè)信息字，把該信息字的內(nèi)容在ICD中查詢解析，迅速判斷傳輸內(nèi)容的意義并反饋給操作者。