基于1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)及研究

系統(tǒng)功能模塊

　　本系統(tǒng)的某些模塊可以直接選用現(xiàn)有模塊來實(shí)現(xiàn)，采用穩(wěn)定性很好的工控機(jī)來實(shí)現(xiàn)；人機(jī)交互部分配合工控機(jī)選用液晶顯示器、鍵盤鼠標(biāo)、打印機(jī)（實(shí)現(xiàn)測試結(jié)果報(bào)表的打印輸出），并結(jié)合測試界面軟件來實(shí)現(xiàn)；數(shù)據(jù)采集以及阻抗分析模塊采用具有編程接口的數(shù)字示波器來實(shí)現(xiàn)。

　　專用測試控制器

　　1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)專用測試控制器有兩大功能：作為電纜測試的信號源，產(chǎn)生測試用的標(biāo)準(zhǔn)1553B數(shù)字信號以及正弦波等激勵信號；完成測試過程中信號源輸入以及信號采集端的切換。專用測試控制器的功能框圖如圖3所示。

　　處理器系統(tǒng)模塊以及1553B總線信號源控制器模塊采用FPGA Cyclone III EP3C55F484 裝載S698 IP核+1553B IP核的形式來實(shí)現(xiàn)。珠海歐比特公司自主研發(fā)的S698 IP核是一款可裁減的基于AMBA總線架構(gòu)的內(nèi)核，片內(nèi)帶有豐富的外設(shè)，具有很好的可靠性，已廣泛運(yùn)用于航空航天領(lǐng)域。1553B IP核也是歐比特公司專門為航空、航天測控網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備開發(fā)的符合1553B協(xié)議的總線控制器模塊。1553B軟核在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)全部MIL-STD-1553B總線協(xié)議的硬件解析，但1553B信號電平的邏輯轉(zhuǎn)換、驅(qū)動需要在外部通過收發(fā)驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)。這里選用HOLT公司的1553B總線收發(fā)驅(qū)動器HI-1573進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　1553B總線上的信息是以消息（Message）的形式調(diào)制成曼徹斯特碼進(jìn)行傳輸?shù)?。每條消息最長由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，而最后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1 S（即碼速率為1MHz）。同步字頭占3位，先正后負(fù)為命令字和狀態(tài)字，先負(fù)后正為數(shù)據(jù)字。

　　綜合考慮系統(tǒng)的功能需求，程序存儲器采用了SST公司的8位FLASH，型號為39VF040（512×8bit），占用處理器的地址范圍為：0x0000000～0x0007ffff;數(shù)據(jù)存儲器采用了ISSI公司的16位SRAM，型號為IS61LV51216（512×16bit），占用處理器的地址范圍為：0x4000000～ 0x400fffff。

　　通道切換開關(guān)模塊主要完成激勵信號選擇性輸入到被測網(wǎng)絡(luò)以及選擇性采集被測網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)信號，因此用于選擇導(dǎo)通的開關(guān)必須具有導(dǎo)通電阻小、導(dǎo)通電容小等特性，從而極大減小開關(guān)對激勵信號或被采集信號的影響。

　　為了最大限度地兼容通用的1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)的接入測試，接口面板按照可接入32路1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)的需求來設(shè)計(jì)，同時(shí)每組接插件都是由1個(gè)孔型（DK-621-0940-4S）和1個(gè)針型（DK-621-0940-4P）插座組成，以兼容外部的針型（DK-621-0939-4P）和孔型插頭（DK-621-0939-4S）。

　　1553B總線終端設(shè)備功能測試模塊

　　此模塊主要是完成終端設(shè)備的功能測試，模擬一個(gè)終端設(shè)備工作在BC/RT/BM模式下，跟總線網(wǎng)絡(luò)上其它所有的終端設(shè)備進(jìn)行各種數(shù)據(jù)通信，從而測試被測終端設(shè)備的各個(gè)功能是否正常。EMBC1000-PCI1553B-EI功能強(qiáng)大，并提供VC++環(huán)境下的接口函數(shù)，易于系統(tǒng)集成。它具有以下功能特點(diǎn)：

　　1.操作方式、寄存器設(shè)置以及存儲器布局等方面同BU-61580完全兼容；

　　2.支持BC、RT、BM工作模式；

　　3.獨(dú)立的1553B控制器。

　　軟件編程

　　軟件主要包括上層測試界面軟件和1553B總線測試專用控制器的底層固件兩部分。

　　界面軟件用VC++語言編寫，控制工控機(jī)的PCI、USB、RS232等外設(shè)接口，從而實(shí)現(xiàn)對1553B總線終端設(shè)備功能側(cè)測試設(shè)備EMBC1000-PCI1553B-EI、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的泰克數(shù)字示波器以及1553B總線網(wǎng)絡(luò)專用測試控制器等各個(gè)模塊的控制。

　　專用控制器的底層固件主要是實(shí)現(xiàn)S698處理器對1553B控制器的控制，包括數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收等，采用標(biāo)準(zhǔn)C編程，程序調(diào)試在歐比特公司開發(fā)的針對SPAR V8標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)處理器的開發(fā)環(huán)境Orin5.0上完成。

　　結(jié)語

　　本文介紹了如何實(shí)現(xiàn)對1553B總線電纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠有效的測試檢驗(yàn)，MIL-STD-1553B總線具有高速、靈活的特點(diǎn)，通信效率高，修改、擴(kuò)充和維護(hù)簡便。下面列舉一些數(shù)據(jù)：MIL-STD-1553B 是數(shù)字命令/響應(yīng)式時(shí)分制多路傳輸數(shù)據(jù)總線，傳輸速率 1M 比特/秒，足以滿足第三代作戰(zhàn)飛機(jī)的要求；字長度 20 比特，數(shù)據(jù)有效長度 16 比特；半雙工傳輸方式，雙冗余故障容錯(cuò)方式，傳輸媒介為屏蔽雙絞線。 1553B總線的冗余度設(shè)計(jì)，提高了子系統(tǒng)和全系統(tǒng)的可靠性。