某導彈武器系統(tǒng)1553B總線監(jiān)測系統(tǒng)設計*

李曉穎，劉航航，李云嬌，薛小樂，張　鵬（　中國兵器工業(yè)第03研究所，西安　70065；　中國航天科技集團第九院第6研究所，西安　7000）

某導彈武器系統(tǒng)1553B總線監(jiān)測系統(tǒng)設計*

李曉穎1，劉航航1，李云嬌2，薛小樂1，張鵬1
（1中國兵器工業(yè)第203研究所，西安710065；2中國航天科技集團第九院第16研究所，西安710010）

針對某基于1553B總線的導彈武器系統(tǒng)發(fā)生通信故障難以定位，設計了一種1553B總線檢測系統(tǒng)。首先簡要介紹了系統(tǒng)構成；緊接著根據(jù)武器系統(tǒng)的工作環(huán)境和使用要求，選取了便攜式工控機和1553B總線接口板卡，設計了系統(tǒng)的硬件平臺；接著論述了多線程架構、模塊化軟件設計思想和實現(xiàn)方法，給出了軟件流程圖；最后通過使用證明了該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，故障定位準確。

導彈武器系統(tǒng)；1553B總線；總線監(jiān)測系統(tǒng)

0　引言

總線檢測系統(tǒng)是一種能夠實時監(jiān)控總線通信信息，并且能夠顯示、存儲、回放和解析總線信息的系統(tǒng)，常用的有串口、CAN、1553B等總線檢測系統(tǒng)［1-3］。武器系統(tǒng)在研制、調試和維護過程中，當某子系統(tǒng)或設備出現(xiàn)故障時，很難判斷是子系統(tǒng)（或設備）本身出現(xiàn)了故障，還是子系統(tǒng)（或設備）與總線沒有實現(xiàn)正確的信息通訊，增加了排故難度，因此，非常有必要設計相應的總線檢測系統(tǒng)來監(jiān)控總線信息，以實現(xiàn)故障的快速定位［4］。文中以某基于1553B總線的導彈武器系統(tǒng)為背景，設計了一種1553B總線檢測系統(tǒng)。

1　系統(tǒng)構成

1553B通信系統(tǒng)通常由總線控制器（BC）、遠程終端（RT）和總線監(jiān)視器（BM）3種終端通過總線介質互聯(lián)而成。BC用來組織總線上信息的傳輸，任何時刻總線上只能有一個BC，總線上所有的數(shù)據(jù)傳輸都是由BC發(fā)起的；BM不響應BC的任何命令，用于接收、記錄總線上傳輸?shù)男畔⒁员愫罄m(xù)數(shù)據(jù)分析；RT是不作為BC和BM的所用終端［5-7］。由BM的功能可知，要想監(jiān)控1553B總線信息，需要利用具有BM功能的終端接入1553B總線網絡。

某基于1553B總線的導彈武器系統(tǒng)的某一條1553B總線網絡見圖1所示，包括一個BC、若干個RT和一個BM（即1553B總線檢測系統(tǒng)）。其中，1553B總線檢測系統(tǒng)由硬件平臺、操作系統(tǒng)、驅動程序和用戶應用程序組成。

圖1　1553B總線網絡

2　硬件設計

為了保證1553B總線檢測系統(tǒng)的便攜性和可擴展性，文中采用便攜式工控機、具有BM功能的1553B總線接口板卡，設計了通用的1553B總線檢測系統(tǒng)的硬件平臺。便攜式工控機作為系統(tǒng)的顯示、存儲、控制和數(shù)據(jù)處理的基礎平臺，1553B總線接口板卡用于采集1553B總線信息?？紤]武器系統(tǒng)的工作環(huán)境和使用要求，選用北京瑞普天潤技術有限公司的Polar 9300E便攜式計算機作為工控機，該工控機具有8個PCI插槽，保證了系統(tǒng)功能的可擴展性；硬盤500 G，滿足大量試驗數(shù)據(jù)存儲要求；重量5.8 kg，配備有航空拉桿箱，方便攜帶；-10℃～+55℃環(huán)境條件下正常工作。1553B板卡選用北京神州飛航科技有限責任公司的AEC1553-PCI-FBC31RT-2/S5板卡，該板卡采用PCI總線接口，與工控機Polar 9300E無縫連接；雙通道（雙冗余）多功能，每個通道1個BC、0～31個RT、1個BM，可同時設置為BC、RT、BM，每通道都帶RTC功能，分辨率可設；32位時標，分辨率1 μs；大容量的數(shù)據(jù)存儲：16 M×16 bit；工作溫度：-40℃ ～+85℃。另外，該1553B板卡的生產商提供了詳盡的技術資料，可靠的驅動程序和豐富的API函數(shù)。提供的API函數(shù)將面向1553B的編程轉化為面向設備文件的編程，符合Windows操作系統(tǒng)的習慣，簡化了軟件的設計難度。

3　軟件設計

硬件是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的基礎和平臺，軟件則是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的關鍵和核心［4］。好的軟件設計就是要合理利用硬件提供的條件，使1553B總線檢測系統(tǒng)能夠可靠記錄、準確解析1553B總線數(shù)據(jù)和快速準確定位1553B總線故障。本系統(tǒng)軟件基于Windows XP操作系統(tǒng)，利用VC++2005作為開發(fā)平臺。軟件采用多線程架構、模塊化設計，主線程完成系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理等功能；子線程用于接收、存儲1553B總線數(shù)據(jù)，以保證實時可靠的記錄1553B總線數(shù)據(jù)。根據(jù)檢測系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，軟件主要包括系統(tǒng)自檢、BM過濾設置、數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)解析等模塊。

3.1系統(tǒng)自檢

系統(tǒng)自檢是為了證明1553B總線檢測系統(tǒng)硬件資源完好，保證下一步檢測工作的硬件條件正常，分為板卡自檢和通道自檢。板卡自檢即是檢查板卡的存在性，通過API函數(shù)M1553_Open（）實現(xiàn)，如果M1553_Open（）返回值為真，那么證明板卡存在，反之板卡不存在，此時應首先檢查板卡是否連接可靠牢固。通道自檢是檢查通道通信是否成功，通過以下方法實現(xiàn)：設置通道0為BC，通道1為RT，將自檢插頭連接到1553B板卡DB62連接器上，BC與RT則形成回路，然后BC向RT發(fā)送數(shù)據(jù)，如果RT接收到的數(shù)據(jù)與BC發(fā)送的數(shù)據(jù)一致，則證明通道通信正常，反之通道通信故障。自檢完成后軟件會彈出一個對話框給出自檢結果。

3.2BM過濾設置

AEC1553-PCI-FBC31RT-2/S5板卡的BM模式具有命令字過濾功能，可以通過設置RT地址與子地址確定需要監(jiān)控的消息，由API函數(shù)MT_SetCmdFilterT-able（）和命令字過濾表結構MT_CMD_FILTER_TABLE_STRUCT實現(xiàn)過濾功能。

3.3數(shù)據(jù)記錄

數(shù)據(jù)記錄是本軟件的核心與關鍵，數(shù)據(jù)記錄的正確與否直接影響數(shù)據(jù)的解析、故障的定位，因此，一定要保證實時可靠的記錄所有要監(jiān)控的總線數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄的方法有兩種：一種是在單線程中利用定時器定時記錄；另一種是創(chuàng)建單獨的子線程記錄。Windows的定時器消息WM_TIMER優(yōu)先級比較低，必須和其他消息一起排隊，一旦其他消息的執(zhí)行時間被推遲，勢必會造成定時不準確，記錄的實時性就得不到保證，另外若數(shù)據(jù)采集緩沖區(qū)比較小，就可能會導致緩沖區(qū)溢出，數(shù)據(jù)丟失。而采用單獨的子線程記錄數(shù)據(jù)，可以提高程序性能，滿足實時性要求，并且對于多處理器計算機，多線程還可以真正并發(fā)的同時運行，大大提高程序的執(zhí)行效率。另外，考慮到本系統(tǒng)以后可能會進行功能擴展，要記錄的數(shù)據(jù)類型會不斷擴大，單線程記錄已經遠遠無法滿足。因此，本系統(tǒng)軟件采用多線程架構。

3.4數(shù)據(jù)解析

數(shù)據(jù)解析的目的是將經過編碼的二進制1553B消息按照規(guī)定好的協(xié)議進行還原，重建數(shù)據(jù)的物理意義，并最終轉化為用戶便于解讀的信息。本系統(tǒng)在實時采集過程中和采集完成后，均進行了數(shù)據(jù)解析（即實時解析和事后解析）。在實時采集過程中，將按照通信協(xié)議實時解析的結果以列表框和圖形的形式直觀的實時顯示在用戶界面，該功能在記錄線程中實現(xiàn)。事后解析過的數(shù)據(jù)存儲在Excel中，一方面便于查看武器系統(tǒng)整個1553B流程，另一方面可以充分利用Excel自身的功能，方便1553B消息的查看、搜索、故障定位等。

圖2　軟件流程

3.5軟件流程

綜上所述，軟件采用多線程架構，模塊化設計，具體軟件流程見圖2所示。

4　結束語

文中介紹的1553B總線檢測系統(tǒng)具有結構簡單、實時性和模塊性好、計算和控制資源豐富、擴展容易等特點。該系統(tǒng)適用于在地面環(huán)境下監(jiān)測、分析和驗證1553B總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`，為研制、測試和維護武器系統(tǒng)提供一個有效的工具，從而保證武器系統(tǒng)的高可靠性。

［1］李引良，仝飛，李建偉，等.基于MSComm控件的串口通信數(shù)據(jù)采集軟件開發(fā)［J］.彈箭與制導學報，2014， 34（增刊1）：298-301.

［2］ 林智偉，蔣東方，牛鵬宇.基于FPGA與ARM單片機的CAN總線分析儀設計［J］.計算機測量與控制，2011，19（9）：2308-2311.

［3］史國慶，高曉光，吳勇，等.1553B總線檢測儀系統(tǒng)軟件設計［J］.火力與指揮控制，2009，34（6）：141 -146.

［4］蔣國峰，白紅.1553B總線監(jiān)控器的設計與實現(xiàn)［J］.電子設計工程，2011，19（17）：98-100.

［5］GJB 289A-297數(shù)字式時分制指令/響應型多路傳輸數(shù)據(jù)總線［S］.1998.

［6］MIL-STD-1553B飛機內部時分制指令/響應式多路傳輸數(shù)據(jù)總線［S］.美國軍用標準，1978.

［7］戴虹.1553b數(shù)據(jù)總線協(xié)議分析［J］.科學技術與工程，2008，8（13）：3536-3538.

Design of 1553B Bus Monitoring System of Missile Weapon System

LI Xiaoying1，LIU Hanghang1，LI Yunjiao2，XUE Xiaole1，ZHANG Peng1
（1No.203 Research Institute of China Ordnance Industries，Xi’an 710065，China；2The 16th Institute of the Ninth Academy，CASC，Xi’an 710010，China）

In view of difficulty in locating communication failure of 1553B bus-based missile weapon system，a 1553B bus monitoring system was designed.Firstly，the structure of system was introduced briefly；Then，according to working environment and requirement of the weapon system，a portable industrial computer and 1553B bus board were chosen，and the hardware platform was designed.Later，not only multi-threaded and modularized designing idea and realizing method of software were discussed，but also the software flow chart was given. Lastly，operation proved this system ran well and located accurately.

missile weapon system；1553B bus；bus monitoring system

TP399

A

10.15892/j.cnki.djzdxb.2016.01.042

2015-03-24

李曉穎（1987-），男，河南漯河人，助理工程師，碩士研究生，研究方向：導彈檢測、集成測試與控制系統(tǒng)。