基于BU-65170的1553B終端設(shè)計(jì)

Abstract: The internal registers and RAM resources of 1553B RT interface chip BU-65170 is described, and it introduced the methods of designing the hardware interface and software interface between BU-65170 and 16 bit single chip processor Intel80C196. The data communication between 1553B RT and BC is realized effectively and credibly.

Keywords: internal resources，1553B RT，mode code

1. 引言

MIL-STD-1553B總線最初是由美國(guó)在70年代為適應(yīng)飛機(jī)的發(fā)展提出來的飛機(jī)內(nèi)部電子系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。MIL-STD-1553B具有高可靠性和靈活性，從而使得它的應(yīng)用范圍推廣到衛(wèi)星、艦船、坦克等領(lǐng)域。在我國(guó)，MIL-STD-1553B總線系統(tǒng)的應(yīng)用正逐步深入，具有廣闊的前景。目前，我們使用的1553B總線接口芯片主要是DDC公司的ACE(Advanced Communication Engine)，常用的有BU-65170、BU-61580、BU-64843等。1553B終端系統(tǒng)可以使用8位單片機(jī)[1]，16位單片機(jī)，32位單片機(jī)[2]來實(shí)現(xiàn)。本文選用BU-65170接口芯片，詳細(xì)介紹了終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的部分，即芯片內(nèi)部寄存器和RAM資源，設(shè)計(jì)了基于Intel80C196單片機(jī)的硬件接口電路，完成了軟件接口程序，最終實(shí)現(xiàn)了1553B終端RT與總線控制器BC之間高可靠的數(shù)據(jù)通信。

BU-65170芯片的功能特點(diǎn)
BU-65170由兩個(gè)低功耗雙端收發(fā)器、協(xié)議邏輯、存儲(chǔ)器管理邏輯、處理器接口邏輯及 內(nèi)置共享靜態(tài)RAM和直接面向主微處理器的緩存接口等組成。BU-65170的特點(diǎn)包括：

a. 全集成化的1553B總線標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議終端

b. 靈活的處理器和存儲(chǔ)器接口

c. 內(nèi)部具有17個(gè)通用命令寄存器， 共享RAM，可外擴(kuò)64K 16RAM

d. 先進(jìn)的RT特性：支持單消息模式、雙緩沖模式和循環(huán)緩沖模式三種工作方式

e. 支持可編程非法化指令和可編程忙位指令

2. BU-65170內(nèi)部RAM資源分配

BU-65170內(nèi)部具有 共享RAM。在RT增強(qiáng)模式中，兩個(gè)堆棧指針分配在固定的位置：0100H是堆棧指針A的地址；0104H是堆棧指針B的地址。0000-00FFH是256字的堆棧A空間，也是1553B接收信息描述符區(qū)，每個(gè)描述符占4個(gè)字，一共可儲(chǔ)存64個(gè)描述符。描述符的四個(gè)字分別是塊狀態(tài)字、時(shí)間戳，接收數(shù)據(jù)塊指針、接收命令字。

0108-010FH是模式命令選擇中斷表，設(shè)置每一個(gè)接收、發(fā)送、廣播接收、廣播發(fā)送的模式命令時(shí)，是否產(chǎn)生中斷。

0110-013FH是模式命令返回?cái)?shù)據(jù)的固定地址，當(dāng)RT接收到一個(gè)模式命令時(shí)，將儲(chǔ)存于對(duì)應(yīng)位置的數(shù)據(jù)自動(dòng)返回給BC。

0140-01BFH和01C0-023FH分別是RT的A/B區(qū)域地址查詢表。對(duì)于A區(qū)域，地址分為4部分0140-015FH分別對(duì)應(yīng)子地址0到子地址31的接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的首地址。0160-017FH分別對(duì)應(yīng)子地址0到子地址31的發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的首地址。0180-019FH分別對(duì)應(yīng)子地址0到子地址31廣播模式數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的首地址。01A0-01BFH分別對(duì)應(yīng)子地址0到子地址31的子地址控制字，可以設(shè)置數(shù)據(jù)緩存區(qū)的大小和工作方式，如：?jiǎn)蜗⒛Ｊ?、雙緩沖模式和循環(huán)緩沖模式。

0240-0247H是忙位查詢表，其中每一位分別對(duì)應(yīng)子地址0到子地址31的忙狀態(tài)，0表示不忙，1表示忙。當(dāng)RT收到的消息對(duì)應(yīng)的子地址為忙時(shí)，將向BC端返回狀態(tài)字的忙位置1。

0300-03FFH是非法化指令查詢表，分為4部分：0300-033FH對(duì)應(yīng)廣播接收非法化命令；0340-037FH對(duì)應(yīng)廣播發(fā)送非法化命令；0380-03BFH對(duì)應(yīng)非廣播式接收非法化命令；03C0-03FFH對(duì)應(yīng)非廣播式發(fā)送非法化命令。當(dāng)RT收到非法化命令字時(shí)，將向BC返回對(duì)應(yīng)的狀態(tài)字。

0260-02FFH和0400-0FFFH為數(shù)據(jù)緩存區(qū)。這部分空間可以由子地址0到子地址31的子地址控制字設(shè)置每個(gè)子地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)緩存區(qū)空間大小和工作方式。

3. BU-65170與Intel80C196的接口設(shè)計(jì)

3.1 硬件接口設(shè)計(jì)

圖1. BU-65170與Intel80C196的硬件接口圖

本文采用16位處理器Intel80C196與BU-65170相連接。BU-65170的16位雙向地址總線A0-A15與數(shù)據(jù)總線D0-D15分開，處理器Intel80C196通過地址總線A1-A12以字為單位訪問BU-65170的內(nèi)部寄存器和 的RAM。

Intel80C196處理器的數(shù)據(jù)線和地址線通過兩片鎖存器鎖存，實(shí)現(xiàn)分時(shí)復(fù)用目的。地址總線高10位A6-A15通過地址譯碼得出BU-65170的片選信號(hào)以及片內(nèi)寄存器和 RAM存儲(chǔ)器切換選擇信號(hào) 。引腳RTAD4-0和RTADP通過跳線可以選擇BU-65170的地址編號(hào)。芯片采用外部接16MHz晶振工作方式。BU-65170與Intel80C196之間的硬件接口如圖1所示。

4.2軟件接口設(shè)計(jì)

BU-65170內(nèi)部具有25個(gè)寄存器，包括17個(gè)通用控制寄存器和8個(gè)測(cè)試寄存器。其中，設(shè)置17個(gè)通用控制寄存器是軟件接口設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

設(shè)置啟動(dòng)/復(fù)位寄存器，先進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)；設(shè)置配置寄存器3，進(jìn)入增強(qiáng)模式；設(shè)置中斷屏蔽寄存器，使能消息結(jié)束中斷；設(shè)置配置寄存器2，進(jìn)入增強(qiáng)型RT存儲(chǔ)器管理模式；設(shè)置配置寄存器3，增強(qiáng)模式允許。設(shè)置配置寄存器1，進(jìn)入RT工作方式，開啟RT。

主程序?qū)?553B信息的處理采用中斷處理方式。從BC端發(fā)送來的1553B命令有兩種要求：不需要RT回傳數(shù)據(jù)和需要RT回傳數(shù)據(jù)。

a) 不需要RT回傳數(shù)據(jù)

BC端發(fā)送命令字為非模式命令，要求RT接收信息，單片機(jī)終端收到信息進(jìn)入中斷程序，設(shè)置相應(yīng)的任務(wù)標(biāo)志，然后進(jìn)入主程序，根據(jù)1553B接收信息描述符區(qū)中接收數(shù)據(jù)塊指針，找到1553B接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后執(zhí)行這些數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的任務(wù)，然后在主程序循環(huán)等待下一次中斷。

圖2 (a)主程序流程圖 (b)中斷程序流程圖

b) 需要RT回傳數(shù)據(jù)

首先BC端發(fā)送命令字為非模式命令，要求RT接收信息，單片機(jī)終端收到信息進(jìn)入中斷程序設(shè)置任務(wù)標(biāo)志，然后進(jìn)入主程序，找到1553B接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，

并把需要返回給BC端的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，保存在1553B發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，且將需要回傳數(shù)據(jù)字個(gè)數(shù)保存到模式命令對(duì)應(yīng)的地址單元，然后設(shè)置服務(wù)請(qǐng)求，將配置寄存器1中的第9位設(shè)為0。與此同時(shí)，BC端向RT一直發(fā)送空指令，得到相應(yīng)的返回狀態(tài)字，判斷狀態(tài)字的第11位，若為1，表示RT將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，BC向RT發(fā)送模式命令，命令編碼為10000，即為發(fā)送向量字命令，要求RT發(fā)送消息。RT收到模式命令后，返回狀態(tài)字，且將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)返回給BC；然后BC端再發(fā)送一次非模式命令，要求RT發(fā)送消息，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為剛才收到的返回值。此時(shí)，BC端再次收到返回的狀態(tài)值和RT回傳的有效數(shù)據(jù)?；贐U-65170的單片機(jī)終端系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示。

4. 結(jié)論

本文重點(diǎn)介紹了BU-65170接口芯片的內(nèi)部寄存器和RAM資源，并且給出了基于BU-65170的MIL-STD-1553B單片機(jī)終端系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)方法。在多次的系統(tǒng)調(diào)試試驗(yàn)中，RT終端系統(tǒng)與BC總線控制器之間實(shí)現(xiàn)了高效，可靠的數(shù)據(jù)通信。該單片機(jī)終端系統(tǒng)對(duì)1553B總線應(yīng)用具有普遍的實(shí)用性。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：

1. 采用16位Intel80C196處理器處理能力強(qiáng)，增加系統(tǒng)可靠性，能適應(yīng)地面和星上各種環(huán)境要求，且接口電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。

2. RT數(shù)據(jù)回傳過程中采用了模式命令方式，將回傳字個(gè)數(shù)返回BC端，節(jié)約了系統(tǒng)處理器開銷，提高了處理速度。

參考文獻(xiàn)