基于ARM9的1553B與CAN總線轉換卡的設計與實現

　　3.2 轉換卡軟件實現方式

　　在整個的轉換卡實現中面臨的最大問題就是轉換的實時性和緩沖數據管理，為此轉換卡通過使用實時性非常好的搶占式多任務操作系統RTLinux來解決。他不但能滿足系統對實時性的要求，完成總線兩邊緩沖數據管理，還能為應用程序和轉換程序提供一個良好的運行環(huán)境。轉換程序主要完成兩個功能：把1553B總線來的數據轉換成CAN總線的幀結構，或者相反；把1553B總線來的命令解析，轉換成CAN總線系統的命令并組成CAN的幀結構發(fā)送。轉換卡采用MiniGUI來為用戶提供實現實時監(jiān)控的圖形界面，這個圖形界面可以通過轉換卡擴展的LCD很好地完成信息交換過程實時監(jiān)視的任務。最后通過ARM9的JTAG口可以對ARM9中運行的應用程序和轉換程序進行修改與調試。

　　3.3 轉換卡轉換機制

　　設計中采用中斷源優(yōu)先級控制機制，不同的中斷源設置不同的中斷等級，以滿足系統對實時性的要求。這種機制主要是基于下列考慮：

　　(1)來自1553B，CAN以及串口的硬中斷請求信號及來自應用程序的軟中斷信號都是隨機的。中斷機制可以使ARM9能夠實時地響應各個中斷，并做出相應的動作。實時性要求相對比較高的1553B端點中斷被賦予高優(yōu)先級，可以剝奪CAN，串口等相對低優(yōu)先級的中斷的服務。而CAN被賦予次高優(yōu)先級，應用程序以及串口被賦予最低優(yōu)先級。

　　(2)1553B和CAN的數據傳輸速率是不同的。CAN總線的不同配置，1553B總線控制器的不同調度都會引起1553B和CAN總線的數據傳輸速率的變化，可能1553B比CAN快，也可能CAN比1553B快。采用中斷方式可以大大降低慢速對較高速設備的處理延時。

　　同時在硬件的設計中考慮到軟件編程的靈活性，因此所有的中斷信號都設計成可以通過查詢得到。

　　3.4 硬件測試

　　在硬件完成后，對整個硬件進行了測試。首先把1553B端點聯入1553B總線系統中，他能正確地響應總線，通過示波器觀測由變壓器和收發(fā)器變換后的信號和序列，得到的信號電平和序列都符合既定的要求。然后把1553B端點協議寫入FPGA和ARM，測試端點的反應時間，即接收命令字到發(fā)出狀態(tài)字之間的間隔，這個時間為1.5～2.5μs之間，完全滿足1553B總線的協議要求。最后把CAN總線、串口、LCD接口都連接上，整個硬件工作良好。

　　4 轉換卡功能及特點

　　4.1 轉換卡的主要功能

　　(1)轉換卡在一個既定的協議下能夠實現CAN總線系統與1553B總線系統的信息交互，同時滿足兩總線系統對實時性的要求。

　　(2)轉換卡可以單獨作為一個CAN總線的節(jié)點或者1553B總線端點連入總線系統，完成相應的節(jié)點功能。

　　(3)實現現場調試和監(jiān)控。應用轉換卡的LCD擴展口和串口，用戶可以通過LCD顯示屏或者外部計算機實時監(jiān)視和控制兩總線之間的信息轉換。

　　4.2 硬件主要特點

　　(1)1553B端點協議采用FPGA與ARM芯片共同實現，這種設計不但可以通過更改協議實現程序把端點配置成遠程端點、控制器、監(jiān)視器等3種不同功能的端點，而且因為是通過ARM9與FPGA共同實現的總線協議，所以當接收完1553B總線數據后可以直接觸發(fā)總線轉換程序，從而減少單獨采用1553B協議芯片時對ARM9的數據中斷請求時間，更好地滿足了控制系統的實時性要求。最后這種設計與直接購買1553B端點協議芯片相比明顯地減少了硬件成本，有利于1553B總線的推廣和應用。

　　(2)可以兼容不同速率的CAN總線，通過改變初始化配置，可以實現不同速率的CAN總線與1553B總線系統通信。轉換卡對ARM9實現了存儲擴展，外擴了16 MB FLASH和32 MB RAM，因此當總線兩邊數據傳輸速率不匹配時，就可以把等待發(fā)送的數據放到專門開辟的緩沖區(qū)中存放，等待總線空閑時再發(fā)送，雖然CAN總線的最快傳輸速率與1553B相同，但是由于1553B是主從式總線，每個節(jié)點在一個周期內只能傳輸一定的數據量，所以他的數據傳輸速率有可能還比CAN總線慢，因此數據的緩沖是兩方面的。

　　(3)擴展了LCD接口和串口。在現場可以通過40針接口的LCD或者上層的計算機監(jiān)控兩總線之間的信息交互，還可以通過串口和ARM9的JTAG口實時地調試ARM9中的程序。

　　(4)良好的實時性。在接口中，通過對CAN和1553B總線中斷應答優(yōu)先級的設置，可以非常好地滿足整個系統對實時性的要求。

　　5 結 語

　　通過實際應用證明，基于ARM9的1553B和CAN總線轉換卡無論硬件還是軟件都能夠很好地滿足1553B和CAN總線對實時性、可靠性以及速率的要求，在一定的命令體系中能夠很好地完成CAN與1553B總線之間的信息轉換。