機(jī)載TM總線接口設(shè)計(jì)方案

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3．1 USB固件(Firmware)程序開發(fā)
固件其實(shí)就是單片機(jī)的程序文件，主要完成設(shè)備初始化、USB協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求處理以及其他應(yīng)用程序。一般來說，固件程序的軟件結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為基于中斷的分層結(jié)構(gòu)，如圖7所示。

在固件程序中，后臺(tái)的中斷服務(wù)例程(ISR)負(fù)責(zé)從ISP1581收集數(shù)據(jù)，當(dāng)ISR收集到了足夠的數(shù)據(jù)時(shí)，通知前臺(tái)主程序循環(huán)數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好，由主程序循環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。以的批量傳輸端點(diǎn)為例，當(dāng)從主機(jī)收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，就會(huì)向?yàn)榭刂破鳟a(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求，微控制器立即響應(yīng)中斷。在中斷服務(wù)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(diǎn)可以接收新的數(shù)據(jù)包，這時(shí)微控制器可以繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前更為緊急或者還未處理完的任務(wù)，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(jìn)行處理。
3．2 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)
驅(qū)動(dòng)程序的基本功能是建立應(yīng)用程序與USB接口之間的數(shù)據(jù)通訊。本設(shè)計(jì)采用Driver Works開發(fā)USB驅(qū)動(dòng)程序。應(yīng)用程序可以利用Win32API直接調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序。讀操作是從應(yīng)用程序調(diào)用Win32API函數(shù)的ReadFile開始的。當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用ReadFile函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)通過ntdll.dll調(diào)用ntreadfile向設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送一個(gè)IRP，驅(qū)動(dòng)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(diǎn)的最大信息包規(guī)格(Maxsize)，如果所讀數(shù)據(jù)大于端點(diǎn)的最大信息包規(guī)格，則此次只能讀取Maxsize個(gè)字節(jié)，這樣就會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。因此，固件程序應(yīng)避免發(fā)送大于端點(diǎn)Maxs- ize的信息包，然后建立相應(yīng)端點(diǎn)的URB并向下層驅(qū)動(dòng)提交該URB，此時(shí)I／O管理器執(zhí)行Read，把設(shè)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(jié) 語
本文對(duì)TM-BUS技術(shù)在四代機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，運(yùn)用VHDL語言、FPGA、USB等技術(shù)，設(shè)計(jì)了TM-BUS接口板。在對(duì)TM-BUS控制協(xié)議分析的基礎(chǔ)上，基于FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)了TM總線協(xié)議，利用USB芯片ISP158l實(shí)現(xiàn)接口電路與上位機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的數(shù)據(jù)通信，同時(shí)編寫了USB設(shè)備端的固件程序和PC機(jī)端的USB的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。通過試驗(yàn)得出結(jié)論：

(1)TM總線技術(shù)為綜合航空電子系統(tǒng)可測(cè)試性的發(fā)展提供了必要的技術(shù)途徑；
(2)基于FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)的TM-BUS協(xié)議芯片，可有效實(shí)現(xiàn)總線各項(xiàng)控制功能。
對(duì)于一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，初始階段可能會(huì)存在功能上的不足，這些會(huì)逐步得到改正，因而本設(shè)計(jì)有提高和升級(jí)的空間。