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1553B總線在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用
作者Email: cai_yang@etang.com
1 介紹
MIL-STD-1553是為數(shù)據(jù)總線定義的軍方標(biāo)準(zhǔn)。這種數(shù)據(jù)總線被用來為各種的系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和信息的交換提供媒介，它類似“局域網(wǎng)或者LAN”。
1950年至60年代中，航空電子學(xué)是簡單、獨(dú)立的系統(tǒng)，航空、通信、飛行控制和顯示器由模擬系統(tǒng)構(gòu)成；信號主要由模擬電壓、同-異步信號和接觸式開關(guān)構(gòu)成。
MIL-STD-1553總線的傳輸速度為每秒1M比特，字的長度為20個(gè)比特，數(shù)據(jù)有效長度為16個(gè)比特，信息量最大長度為32個(gè)字，傳輸方式為半雙工方式，傳輸協(xié)議為命令/響應(yīng)方式，故障容錯(cuò)有典型的雙冗余方式，第二條總線處于熱備份狀態(tài)；信息格式有BC到RT、RT到BC、RT到RT、廣播方式和系統(tǒng)控制方式；能掛31個(gè)遠(yuǎn)置終端，終端類型有總線控制器（BC）、遠(yuǎn)置終端（RT）和總線監(jiān)聽器（BM）；傳輸媒介為屏蔽雙絞線，MIL-STD-1553總線耦合方式有直接耦合和變壓器耦合。
2 硬件系統(tǒng)
本系統(tǒng)采用PCI總線接口，PCI橋芯片采用PLX公司的PCI9052。1553B總線芯片采用DDC61580，CPLD主要實(shí)現(xiàn)DDC61580和PCI9052之間的時(shí)序及邏輯控制。硬件框圖如圖1所示。
詳細(xì)的邏輯控制信號見CPLD邏輯部分。
2.1 PCI9052的主要特點(diǎn)
PCI9052是PLX技術(shù)公司為擴(kuò)展適配板卡推出的能提供一種混合的高性能PCI總線目標(biāo)（從）模式的接口芯片。該芯片可與多種局部總線相連，并且支持相對慢的局部總線在PCI總線上的突發(fā)傳送速率達(dá)到132MB/s。9052可編程配置直接與復(fù)用或非復(fù)用的8/16/32位局部總線相連，8位和16位模式便于
ISA卡直接向PCI卡轉(zhuǎn)換。
PCI9052的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中包含了一個(gè)獨(dú)立的ISA邏輯接口，通過這個(gè)邏輯接口可以完成由ISA到PCI的平滑轉(zhuǎn)換。它支持8位和16位數(shù)據(jù)寬度的ISA設(shè)備，該設(shè)備可以是內(nèi)存映射，也可以是I/O映射。先讀模式用于提高讀取數(shù)據(jù)的吞吐量。一旦ISA接口模式使能，PCI9052只執(zhí)行單個(gè)周期操作。特別指出的是，串行EEPROM必需使ISA接口
模式使能。
可以使用兩種方法配置PCI9052用于ISA接口模式。方法一：燒寫串行EEPROM方法。使用燒寫器，將數(shù)據(jù)寫入串行EEPROM，參照PCI9052的DataSheet來寫入恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)。需要注意的是，對于ISA模式，LRESET引腳必須始終為高電平，并確認(rèn)MODE引腳置為0，處于非復(fù)用模式。
方法二：熱配置方法。從
PCI總線通過PCI9052芯片來燒寫串行EEPROM。該方法需要注意的是，LRESET引腳的極性在ISA模式時(shí)由低變?yōu)楦�，并確認(rèn)MODE引腳置為低。
當(dāng)為ISA接口模式配置時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：（1）存取ISA接口引腳時(shí)要參照PCI9052引腳的C/ISA模式引腳圖來連線。（2）空間0
分配給ISA接口的內(nèi)存存取。（3）空間1分配給ISA接口的I/O存取。（4）無論空間0的局部地址處于CS0#范圍還是空間1的局部地址處于CS1#范圍，ISA存取均有效。（5）標(biāo)準(zhǔn)的從周期可以使用空間2、空間3和串行EEPROM來存取。
2.2 DDC61580的主要特點(diǎn)
DDC61580具有以下特點(diǎn)：
● 全兼容MIL-STD-1553接口
● 靈活的處理器/內(nèi)存接口
● 標(biāo)準(zhǔn)的4K×16RAM
● 自動(dòng)BC重試
● 可編程BC間隔時(shí)間
● 靈活的RT數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
● 可編程非法區(qū)
● 可選擇消息監(jiān)控
● 支持同時(shí)RT/Monitor模式
下面將詳細(xì)介紹BC、RT以及MT模式的內(nèi)存組織，編程方法等。
2.3 BC模式操作
BC協(xié)議支持所有的MIL-STD-1553消息格式，通過編程BC控制字和命令字的T/R*位來確定消息格式。另外，BC控制字還允許選擇通道、自測試、重試、中斷以及狀態(tài)字掩碼等。BC模式內(nèi)存映射包含有8個(gè)固定的內(nèi)存位置，即堆棧指針
A，B、消息計(jì)數(shù)器A，B、初始堆棧指針A，B和初始消息計(jì)數(shù)器A，B。在啟動(dòng)消息幀之前，必須首先初始化堆棧指針和消息計(jì)數(shù)器。特別應(yīng)注意的是，BC消息塊最大是38個(gè)字，比如對于RT->RT傳輸，它包含32個(gè)數(shù)據(jù)，
1個(gè)控制字，2個(gè)命令字，1個(gè)LoopBack字和2個(gè)狀態(tài)字。
2.3.1 BC內(nèi)存管理
BC內(nèi)存管理如圖2所示。該圖說明了堆棧指針包含四個(gè)字的消息塊描述符，即塊狀態(tài)字，時(shí)間標(biāo)志字，消息間隔時(shí)間和消息塊地址。塊狀態(tài)字包括消息狀態(tài)、完成、有效性及總線通道；時(shí)間標(biāo)志字反映了當(dāng)前消息起始和結(jié)束時(shí)時(shí)間標(biāo)志寄存器的值，它可以編程為分辨率為2～64us/LSB
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