典型的1553B總線反求方法探討

夏志飛 趙雷

摘 要：1553B總線廣泛應(yīng)用于軍用系統(tǒng)中，接口控制文件（ICD） 規(guī)定了上層協(xié)議，是通信協(xié)議反求的重點。本文通過分析1553B總線的特點，構(gòu)建反求環(huán)境，采集、分析消息數(shù)據(jù)，整理、猜測字位關(guān)系和消息傳輸機制，設(shè)計模擬軟件和測試軟件進行驗證，探索出了一條行之有效的道路，具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：1553B；接口控制文件；反求

Keywords：1553B；ICD；reverse

1553B總線的全稱是數(shù)字式時分制指令/響應(yīng)型多路傳輸數(shù)據(jù)總線[1]，廣泛應(yīng)用于軍用系統(tǒng)中。1553B標(biāo)準規(guī)定了底層協(xié)議，接口控制文件（ICD）規(guī)定了上層協(xié)議，包括接口信號的功能、技術(shù)特性及使用說明[2]，是1553B總線通信協(xié)議的重點。在航空維修中，反求1553B總線通信協(xié)議便于機載設(shè)備的深度修理以及地面檢測設(shè)備的研制。

1 反求環(huán)境構(gòu)建

1553B總線ICD從多個層次描述了1553B通信接口，包括選用的消息類型、消息中的字位關(guān)系、消息傳輸組織邏輯等。1553B總線網(wǎng)絡(luò)中，總線控制器（BC）組織信息的傳輸，總線監(jiān)控器（BM）監(jiān)控信息，遠程終端（RT）是其他不作為BC或BM的終端，在BC的控制下收發(fā)數(shù)據(jù)。某型飛機采用分級傳輸機制（見圖1），顯控處理機是航電系統(tǒng)一級總線的BC，下屬子系統(tǒng)都是其RT，同時也是子系統(tǒng)二級總線的BC。1553B總線上的信息由10種類型的消息組成，每條消息由3種類型的字構(gòu)成，指令字和狀態(tài)字主要用于識別和管理，有效數(shù)據(jù)一般位于數(shù)據(jù)字中。一級總線傳輸?shù)膮?shù)相對較多，消息中第一個數(shù)據(jù)字定義為塊號，參數(shù)對應(yīng)數(shù)據(jù)塊—信號字—字段，二級總線傳輸?shù)膮?shù)相對較少，參數(shù)對應(yīng)數(shù)據(jù)字—字段。

以某型發(fā)電機控制器保護器為例，該機載設(shè)備采用1553B總線通信，與其他機載設(shè)備或測試設(shè)備交聯(lián)。為了方便操作，基于內(nèi)場環(huán)境測試研制了反求平臺，構(gòu)建了反求環(huán)境，采用黑盒測試的方法進行逆向分析。如圖2所示，反求平臺具備BM、RT、BC功能，可用于數(shù)據(jù)采集、仿真模擬產(chǎn)品驗證ICD、測試產(chǎn)品驗證ICD。

2 反求方法探討

反求ICD是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需具體問題具體分析，窮盡手段，大膽猜測，小心求證。反求過程既是順序的，也是迭代的。

2.1 情報搜集

搜集并整理機載設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)的資料，分類、篩選并重點分析其原理、功能與測試方法，猜測1553B總線傳輸?shù)膬?nèi)容。

2.2 消息分類及命名

采用圖2a）所示的采集構(gòu)形，將反求平臺配置為BM功能，采集正常測試時的通信數(shù)據(jù)。在采集到足夠的數(shù)據(jù)后，根據(jù)地址、子地址等元素區(qū)分消息，結(jié)合控制功能，猜測并整理出消息類型，并將消息命名，在能夠辨別的前提下盡可能簡化表達。一種消息可能會對應(yīng)多種操作，包含多個參數(shù)，也可能一種操作需要多種消息的配合。

2.3 參數(shù)分類及解析

尋找規(guī)律，盡可能無遺漏地整理出每個參數(shù)對應(yīng)的消息類型和字位關(guān)系，以下幾種方法供參考。

1）采用圖2a）所示的采集構(gòu)形，將反求平臺配置為BM功能，設(shè)計一套測試用例，每步操作只修改一個參數(shù)，盡可能按線性規(guī)律變化，包含極值、零點等特殊值，并將操作步驟和監(jiān)控的消息同步記錄。該方法除了適用于內(nèi)場測試外，也可用于機上通電時采集數(shù)據(jù)。由于BC一般周期性地詢問RT的狀態(tài)并發(fā)送時間同步信息，數(shù)據(jù)消息中夾雜了大量指令消息，可通過篩選、匯總等方法減少干擾，每次只分析一種消息及操作。

2）采用圖2b）所示的仿真構(gòu)形，將反求平臺配置為RT功能，模擬發(fā)電機控制器保護器，逐個修改測試軟件中發(fā)送的參數(shù)，比對RT接收緩存中的數(shù)據(jù)；逐字逐位修改RT的發(fā)送緩存，比對測試軟件中接收的參數(shù)。該方法效率高，但需要測試軟件配合，有一定的局限性，且測試軟件一般只能實現(xiàn)基本的測試功能，對參數(shù)的限制并不嚴格，不能盡信。

3）采用圖2c）所示的測試構(gòu)形，將反求平臺配置為BC功能，替代測試設(shè)備，發(fā)送BC->RT消息，通過某型發(fā)電機控制器保護器的工作狀態(tài)判斷收到的參數(shù)；設(shè)置信號源激勵參數(shù)，發(fā)送 RT->BC消息，比對讀取的數(shù)據(jù)字。該方法依托于機載設(shè)備，可靠性高，但間接判斷參數(shù)需要對測試過程非常熟悉，且容易遺漏，需事先做好規(guī)劃。

綜合使用上述方法，分析各參數(shù)的規(guī)律，確定其在1553B總線中表示的方式，一般一個參數(shù)對應(yīng)1553B總線中的一部分。1553B總線中的數(shù)據(jù)可分為數(shù)值型和枚舉型兩大類，包括無符號整數(shù)、有符號整數(shù)、單精度浮點數(shù)、雙精度浮點數(shù)等，對數(shù)值型參數(shù)還需確定其與真實的物理量之間的縮放倍數(shù)和偏移量，特殊情況需單獨說明。整理時盡量簡化，便于比對觀察，避免遺漏，最終整理成標(biāo)準格式的ICD。

2.4 傳輸機制判斷

1553B總線信息傳輸機制包含了RT發(fā)送緩存的數(shù)據(jù)有更新、RT發(fā)送緩存的數(shù)據(jù)被BC組織傳輸、RT確認數(shù)據(jù)被正確接收等一系列傳輸邏輯以及響應(yīng)延時和錯誤處理關(guān)系。飛機上一般采用矢量字更新機制，即BC發(fā)送BC→RT消息傳輸信息給RT，但獲取RT信息一般分以下三步：

1）狀態(tài)查詢：發(fā)送“發(fā)送矢量字10000”方式指令，讀取RT回送的信息：狀態(tài)字和數(shù)據(jù)字（矢量字）。

2）數(shù)據(jù)讀取：如RT有數(shù)據(jù)更新，則發(fā)送RT→BC消息，讀取RT對應(yīng)的子地址發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)。

3）狀態(tài)復(fù)位：讀完數(shù)據(jù)后，發(fā)送“帶數(shù)據(jù)字同步10001”方式指令，使RT矢量字復(fù)位。

當(dāng)RT較多時矢量字還會細分，有時還會多次查詢，但維修檢測時，對 RT功能測試或控制時，數(shù)據(jù)更新率不高，可直接獲取RT信息，簡化傳輸機制，只需反求出RT→BC消息和BC→RT消息的內(nèi)容或RT收發(fā)緩存的字位關(guān)系。

3 反求結(jié)果驗證

通用1553B程序功能有限，很難實現(xiàn)基于邏輯的判斷、選擇和跳轉(zhuǎn)，因此開發(fā)了模擬軟件和測試軟件，以驗證1553B總線的傳輸機制和時序相關(guān)的參數(shù)。驗證過程為：采用圖2b）所示的仿真構(gòu)形，利用反求平臺模擬真實的發(fā)電機控制器保護器，驗證ICD中的字位關(guān)系；采用圖2c）所示的測試構(gòu)形，利用反求平臺替代測試設(shè)備，按測試工藝操作，確認其可替代原測試軟件，既可驗證1553B總線的傳輸機制和時序相關(guān)的參數(shù)，也可驗證ICD中的字位關(guān)系。

4 結(jié)束語

在分析、總結(jié)反求某型發(fā)電機控制器保護器1553B總線通信協(xié)議的過程中，探索出了一種行之有效的方法，但工作量和技術(shù)難度較大，既要熟悉1553B總線及程序設(shè)計，也要熟悉機載設(shè)備的功能及測試流程。后續(xù)將繼續(xù)優(yōu)化反求方法，設(shè)計專用反求軟件，便于分工協(xié)作，提高效率，加快推廣。

參考文獻

[1] GJB 289A-1997數(shù)字式時分制指令、響應(yīng)型多路傳輸數(shù)據(jù)總線[S]. 北京：國防科工委軍標(biāo)出版發(fā)行部，1996.

[2] GJB 5439-2005 航空電子接口控制文件編制要求[S]. 北京：國防科工委軍標(biāo)出版發(fā)行部，2005.

作者簡介

夏志飛，高級工程師，主要從事航空電子部附件的維修及地面檢測設(shè)備的研制。

趙雷，工程師，主要從事航空電子的修理技術(shù)及航空裝備保障等研究。