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)過程中，為解決定位故障的效率和降低維修成本等問題，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)采集卡對總線中傳輸?shù)男盘栍袩o失真、偏差等電氣特性進(jìn)行檢測，并使用1553B通訊卡通過測控軟件LabWindows／CVI編程與ICD數(shù)據(jù)庫的動態(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)過程相比，這種模型能夠從信號的電氣特性以及信息的解析等全方位的去檢測判斷故障的來源，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)可以對總線信息進(jìn)行快速有效地監(jiān)測分析，能滿足應(yīng)用需求。
關(guān)鍵詞：1553B總線；數(shù)據(jù)庫；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)在飛行平臺的電子綜合化系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，因此對該總線的不斷深入研究十分必要。
在飛機(jī)的排故和維修過程中，尚不能快速有效地確定是該部分的某個子系統(tǒng)故障還是總線故障。當(dāng)出現(xiàn)故障時，只有對該部位的子系統(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)集成了對總線中傳輸信號電氣特性的檢測、傳輸數(shù)據(jù)的有效性判斷以及實(shí)時比對ICD的傳輸信息解析，從而能夠加快維修時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總線簡介
MIL-STD-1553B是一種時分制指令／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)?。每條消息最長由32個字組成，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，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，無法識別，此時需要對總線進(jìn)行檢查、維修或是更換；二是對應(yīng)的某個子設(shè)備出現(xiàn)通信故障，此時需要根據(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)國軍標(biāo)要求對總線傳輸信號的電氣特性進(jìn)行條件判斷，也要對傳輸?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：要使信號采樣后能夠不失真還原，采樣頻率必須大于信號最高頻率的兩倍，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。模擬信號進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡后，采集卡對其進(jìn)行調(diào)理、采集、緩存，并將信號數(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個雙通道、多功能的PCI接口卡，可同時模擬和實(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)動安裝程序和豐富的1553B總線接口函數(shù)。1553B通訊卡通過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，需要識別總線傳輸?shù)拿總€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。