论文部分内容阅读
[摘 要]現代航空电子综合化系统通常建立在MIL-STD-1553B（1553B总线）多路传输数据总线通信网络基础之上。总线控制器（BC）和各个远程终端（RT）必须满足1553B总线规定的各项协议指标要求，才能正确地联网通讯。针对某型飞机航空电子设备中1553B总线测试系统需求，设计并实现了一种具有1553B总线线缆通信性能测试、终端在线监测和终端监视与数据分析功能的便携式1553B总线测试设备。
[关键词]1553B總线、线缆通信性能测试、终端在线监测、终端监视与数据分析
中图分类号：R729 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）29-0384-02
1 引言
随着电子技术的不断发展，军用飞机机载电子系统功能的日益强大，机载电子设备数量的相应增加，数据总线上连接的机载电子设备也随之越来越多，设备交联关系也越来越复杂，因此数据总线系统自身的传输稳定性、可靠性等性能测试显得尤为重要。
某型飞机数据总线通信系统是一种集中控制、分布式处理的系统，采用1553B标准进行数据传输，它是该飞机综合航电火控系统中各分系统之间数据传输的组织、控制中心和传输通道，必须安全、可靠，才能使飞机成功地完成任务并安全地返回，如果出现故障，可能会造成整个航电系统通信瘫痪，其后果不堪设想。
某型飞机数据总线通信系统是双总线双余度的系统，有十多个分系统与1553B总线进行交联。所以，该飞机数据总线通信系统配置比较庞大，交联关系十分复杂，系统一旦出现故障，其自身很难对其进行定位并排除。
为了对数据总线通信系统出现的故障能及时在地面进行准确地定位并顺利排除，在短时间内达到作战飞行状态，从而确保飞机的战备完好性，提高飞行任务的成功概率，因此便携式1553B总线测试设备对地面维护、地面保障和地面检测是必不可少的检测设备。
2 系统组成
便携式1553B总线测试设备包含硬件和软件，其硬件部分由便携式计算机和1553B总线多功能卡，该接口卡是一个双通道、多功能的PCI接口卡，可同时模拟和实现总线控制器（BC）、远程终端（RT）、总线监控（MT）功能，随卡提供了驱动安装程序和1553B总线接口函数；软件部分是测试设备的核心，其目的是实现某型飞机航电系统总线动态信息的实时采集，并对采集的信息进行分析、处理，进而给出判断性结论。结论包含：判断总线线路是否正常；总线控制器功能是否正常；总线终端是否正常。系统结构框图见图1。
3 软件设计
3.1 软件开发环境
便携式1553B总线测试设备软件开发环境为：操作系统为Microsoft Windows XP SP3、开发工具为Microsoft Visual C++6.0。
3.2 软件设计思想
软件的设计思想：采用中断工作方式，实时监控、采集1553B总线上的信息，并存储到文件中；信息的分析、处理采用事后方式，这是因为1553B总线通信协议规定远程终端响应有效指令字间隔时间为4～12μs，当响应时间超过14μs，作无响应超时错误，故当总线上连续发送指令字和状态字时，由于软件的处理时间（信息处理的时间、结果送界面显示、数据的查询等）大于14μs，将会产生界面显示滞后信息采集。
系统软件分为三个功能模块，分别是线缆通信性能测试模块、终端在线监测模块和终端监视与分析模块；三模块之间相互独立，其结构见图2所示。
线缆通信性能测试包括：A总线测试模块、B总线测试模块和C总线测试模块。
终端在线监测包括控制器网络测试和终端网络测试，控制器网络测试和终端网络测试都包含A总线测试模块、B总线测试模块和C总线测试模块。
终端监视与数据分析包括：终端通信状态监视、数据通信状态监视和数据分析。
3.3 软件主要组成
a）主框架类名：CCabOnNetTestToolDlg
b）主要成员变量：
bool m_bPciOpen；
bool m_bFirstOpen；
bool m_bNetTestOpen；
bool m_bNetBusAOpen；
bool m_bNetBusBOpen；
bool m_bNetBusCOpen；
CBusANetDlg *m_paDlg；
CBusBNetDlg *m_pbDlg；
CBusCNetDlg *m_pcDlg；
CNetTestMainDlg *m_pmDlg；
bool m_winIsBig；
c）主要成员函数：
void ChangeWinPos（CWnd *pWnd，int cx，int cy）；
void InitialOrdinary（COLORREF modeBkColor）；
void CloseAllWin（）；
int IsSendTerminate（int no）；
void IniOnlineMenu（）；
void lewResult（int index）；
afx_msg void OnSize（UINT nType， int cx， int cy）；
afx_msg void OnNewBusa1（）；
afx_msg void OnNewBusb1（）；
afx_msg void OnNewBusc1（）；
afx_msg void OnUpdateOnlinebusa（CCmdUI *pCmdUI）； afx_msg void OnUpdateOnlinebusb（CCmdUI *pCmdUI）；
afx_msg void OnUpdateOnlinebusc（CCmdUI *pCmdUI）；
afx_msg void OnUpdateOnlinebc（CCmdUI *pCmdUI）；
afx_msg void OnSysmsglook（）；
afx_msg void OnMsganalyse（）；
3.4 控制界面
便携式1553B总线测试设备的软件设计采用友好、便捷的控制界面，按顺序引导使用者根据需要完成测试操作与控制。控制界面主要包括：登陆界面、测试项选择界面、线缆通信性能测试界面、终端在线监测界面和终端监视与数据分析界面。
线缆通信性能测试模块：主要针对选定的机载总线网络电缆，完成对总线网络线缆的总线信号传输性能及传输状态进行检查与测试。
终端在线监测模块：主要针对选定的机载总线网络，根据飞机各航电设备的总线通信接口控制定义内容，完成各个设备总线接口模块的工作状态测试。同时，根据飞机通信系统管理和维护控制协议内容，完成通信系统运行控制状态的测试。
终端监视与数据分析模块：主要完成总线网络通信数据的数据浏览、消息状态查询、消息排序及网络通信分析。同时依据系统定义，完成航电设备数据接口检查。
a）接口控制文件（ICD）
数据分析是根据ICD内的定义将对应消息计算成为工程量的过程；
ICD由通过1553B总线在各个电子设备之间互联的接口信号组成，描述了各个电子设备的控制策略和数据流关系。
b）数据块
数据块是ICD中对MIL-STD-1553B协议中消息的定义，因此，ICD中的数据块内元素最多为32个（0～31），在传输过程中通过RT地址和RT子地址来区分消息是否对应该数据块；
数据块在ICD定义中通过“块规范号”作为唯一标识，区分数据块；
数据块分为物理块和逻辑块，逻辑块的出现，是为了区分从相同源RT地址和RT子地址到相同目的RT地址和RT子地址消息的不同内容，也就是相同命令字消息传输不同数据，不同数据通过不同逻辑块号区分，数据块中第一个参数为逻辑块号，相对逻辑块的普通数据块称为物理块，图3是数据分析过程中一个完整的数据块。
4 应用领域
便携式1553B总线测试设备通过系统总线预留在前起落架舱中的测试接口实现与飞机航电系统的硬件连接。从而完成对航电系统、武器系统、总线网络连接状态的检测。
利用便携式1553B总线测试设备可以提高机载航电系统总线网络的维护和故障诊断时间，减轻机务人员的工作强度，提高机务维护工作效率。
便携式1553B总线测试设备主要在以下情况中使用：
a）飞机航电设备报总线故障时。用于检查并确认飞机总线网络电缆的完好情况，以及报故设备总线接口卡的工作状态；
b）飞机例行维护保障时。用于检查并确认航电及武器系统双余度总线电缆的完好状态；
c）航电系统辅助排故時。用于航电系统总线消息在线监视、时序分析以及故障状态回放分析。
5 结束语
本文提供了一种便携式1553B总线测试设备的设计方案，可提供1553B总线线缆通信性能测试、终端在线监测和终端监视与数据分析功能，具有高集成、高稳定以及操作简单、携带方便等特点。在使用过程中，效果良好。
参考文献
[1] Data Device Corporation.MIL-STD-1553 Designer’s Guide.1998.
[2] Databus Device Corporation.Dde Mil-std 1553b Bus Application Guidie.Databus Device Corporation.New York.1998.2.
[3] GJB289A-97.数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线[S].
[4] 樊昌信，曹丽娜.通信原理.北京：国防工业出版社，2006.
[5] 马贵斌，周国奇，田柯.军用数据总线技术发展综述.光电与控制.2010，17（6）：48-53.
[6] 杜改丽，封治华，王勇.1553B总线协议分析与应用.仪器仪表用户.2007，14（2）：6-12.
[7] 周密，金惠华，尚利宏.1553B总线协议IP核设计与实现.电子器件，2007（1）：334-338.
[8] 郭泽仁，1553B总线系统优化及可靠性设计.山东理工大学学报，2008（1）：67-80.
[9] 黄永葵，吴建民，李卫民.GJB289A-97《数字式时分指令/响应型多路传输数据总线》系列标准编制与应用[J].航空电子技术，2006（2）：49-54.
[10] 张洁.嵌入式1553B总线通信卡的设计与研究[D].南京：南京理工大學，2008.
[11] 唐剑，王勇.MIL-STD-1553B总线曼彻斯特编码器的CPLD实现.技术研发，2008（2）：52-53.
[12] 林丰成，竺红卫，李卫.数字集成电路设计与技术.北京：科学出版社，2008.
[13] 罗志强.航空电子综合化.北京：北京航空航天大学出版社，1990.
[关键词]1553B總线、线缆通信性能测试、终端在线监测、终端监视与数据分析
中图分类号：R729 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）29-0384-02
1 引言
随着电子技术的不断发展，军用飞机机载电子系统功能的日益强大，机载电子设备数量的相应增加，数据总线上连接的机载电子设备也随之越来越多，设备交联关系也越来越复杂，因此数据总线系统自身的传输稳定性、可靠性等性能测试显得尤为重要。
某型飞机数据总线通信系统是一种集中控制、分布式处理的系统，采用1553B标准进行数据传输，它是该飞机综合航电火控系统中各分系统之间数据传输的组织、控制中心和传输通道，必须安全、可靠，才能使飞机成功地完成任务并安全地返回，如果出现故障，可能会造成整个航电系统通信瘫痪，其后果不堪设想。
某型飞机数据总线通信系统是双总线双余度的系统，有十多个分系统与1553B总线进行交联。所以，该飞机数据总线通信系统配置比较庞大，交联关系十分复杂，系统一旦出现故障，其自身很难对其进行定位并排除。
为了对数据总线通信系统出现的故障能及时在地面进行准确地定位并顺利排除，在短时间内达到作战飞行状态，从而确保飞机的战备完好性，提高飞行任务的成功概率，因此便携式1553B总线测试设备对地面维护、地面保障和地面检测是必不可少的检测设备。
2 系统组成
便携式1553B总线测试设备包含硬件和软件，其硬件部分由便携式计算机和1553B总线多功能卡，该接口卡是一个双通道、多功能的PCI接口卡，可同时模拟和实现总线控制器（BC）、远程终端（RT）、总线监控（MT）功能，随卡提供了驱动安装程序和1553B总线接口函数；软件部分是测试设备的核心，其目的是实现某型飞机航电系统总线动态信息的实时采集，并对采集的信息进行分析、处理，进而给出判断性结论。结论包含：判断总线线路是否正常；总线控制器功能是否正常；总线终端是否正常。系统结构框图见图1。
3 软件设计
3.1 软件开发环境
便携式1553B总线测试设备软件开发环境为：操作系统为Microsoft Windows XP SP3、开发工具为Microsoft Visual C++6.0。
3.2 软件设计思想
软件的设计思想：采用中断工作方式，实时监控、采集1553B总线上的信息，并存储到文件中；信息的分析、处理采用事后方式，这是因为1553B总线通信协议规定远程终端响应有效指令字间隔时间为4～12μs，当响应时间超过14μs，作无响应超时错误，故当总线上连续发送指令字和状态字时，由于软件的处理时间（信息处理的时间、结果送界面显示、数据的查询等）大于14μs，将会产生界面显示滞后信息采集。
系统软件分为三个功能模块，分别是线缆通信性能测试模块、终端在线监测模块和终端监视与分析模块；三模块之间相互独立，其结构见图2所示。
线缆通信性能测试包括：A总线测试模块、B总线测试模块和C总线测试模块。
终端在线监测包括控制器网络测试和终端网络测试，控制器网络测试和终端网络测试都包含A总线测试模块、B总线测试模块和C总线测试模块。
终端监视与数据分析包括：终端通信状态监视、数据通信状态监视和数据分析。
3.3 软件主要组成
a）主框架类名：CCabOnNetTestToolDlg
b）主要成员变量：
bool m_bPciOpen；
bool m_bFirstOpen；
bool m_bNetTestOpen；
bool m_bNetBusAOpen；
bool m_bNetBusBOpen；
bool m_bNetBusCOpen；
CBusANetDlg *m_paDlg；
CBusBNetDlg *m_pbDlg；
CBusCNetDlg *m_pcDlg；
CNetTestMainDlg *m_pmDlg；
bool m_winIsBig；
c）主要成员函数：
void ChangeWinPos（CWnd *pWnd，int cx，int cy）；
void InitialOrdinary（COLORREF modeBkColor）；
void CloseAllWin（）；
int IsSendTerminate（int no）；
void IniOnlineMenu（）；
void lewResult（int index）；
afx_msg void OnSize（UINT nType， int cx， int cy）；
afx_msg void OnNewBusa1（）；
afx_msg void OnNewBusb1（）；
afx_msg void OnNewBusc1（）；
afx_msg void OnUpdateOnlinebusa（CCmdUI *pCmdUI）； afx_msg void OnUpdateOnlinebusb（CCmdUI *pCmdUI）；
afx_msg void OnUpdateOnlinebusc（CCmdUI *pCmdUI）；
afx_msg void OnUpdateOnlinebc（CCmdUI *pCmdUI）；
afx_msg void OnSysmsglook（）；
afx_msg void OnMsganalyse（）；
3.4 控制界面
便携式1553B总线测试设备的软件设计采用友好、便捷的控制界面，按顺序引导使用者根据需要完成测试操作与控制。控制界面主要包括：登陆界面、测试项选择界面、线缆通信性能测试界面、终端在线监测界面和终端监视与数据分析界面。
线缆通信性能测试模块：主要针对选定的机载总线网络电缆，完成对总线网络线缆的总线信号传输性能及传输状态进行检查与测试。
终端在线监测模块：主要针对选定的机载总线网络，根据飞机各航电设备的总线通信接口控制定义内容，完成各个设备总线接口模块的工作状态测试。同时，根据飞机通信系统管理和维护控制协议内容，完成通信系统运行控制状态的测试。
终端监视与数据分析模块：主要完成总线网络通信数据的数据浏览、消息状态查询、消息排序及网络通信分析。同时依据系统定义，完成航电设备数据接口检查。
a）接口控制文件（ICD）
数据分析是根据ICD内的定义将对应消息计算成为工程量的过程；
ICD由通过1553B总线在各个电子设备之间互联的接口信号组成，描述了各个电子设备的控制策略和数据流关系。
b）数据块
数据块是ICD中对MIL-STD-1553B协议中消息的定义，因此，ICD中的数据块内元素最多为32个（0～31），在传输过程中通过RT地址和RT子地址来区分消息是否对应该数据块；
数据块在ICD定义中通过“块规范号”作为唯一标识，区分数据块；
数据块分为物理块和逻辑块，逻辑块的出现，是为了区分从相同源RT地址和RT子地址到相同目的RT地址和RT子地址消息的不同内容，也就是相同命令字消息传输不同数据，不同数据通过不同逻辑块号区分，数据块中第一个参数为逻辑块号，相对逻辑块的普通数据块称为物理块，图3是数据分析过程中一个完整的数据块。
4 应用领域
便携式1553B总线测试设备通过系统总线预留在前起落架舱中的测试接口实现与飞机航电系统的硬件连接。从而完成对航电系统、武器系统、总线网络连接状态的检测。
利用便携式1553B总线测试设备可以提高机载航电系统总线网络的维护和故障诊断时间，减轻机务人员的工作强度，提高机务维护工作效率。
便携式1553B总线测试设备主要在以下情况中使用：
a）飞机航电设备报总线故障时。用于检查并确认飞机总线网络电缆的完好情况，以及报故设备总线接口卡的工作状态；
b）飞机例行维护保障时。用于检查并确认航电及武器系统双余度总线电缆的完好状态；
c）航电系统辅助排故時。用于航电系统总线消息在线监视、时序分析以及故障状态回放分析。
5 结束语
本文提供了一种便携式1553B总线测试设备的设计方案，可提供1553B总线线缆通信性能测试、终端在线监测和终端监视与数据分析功能，具有高集成、高稳定以及操作简单、携带方便等特点。在使用过程中，效果良好。
参考文献
[1] Data Device Corporation.MIL-STD-1553 Designer’s Guide.1998.
[2] Databus Device Corporation.Dde Mil-std 1553b Bus Application Guidie.Databus Device Corporation.New York.1998.2.
[3] GJB289A-97.数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线[S].
[4] 樊昌信，曹丽娜.通信原理.北京：国防工业出版社，2006.
[5] 马贵斌，周国奇，田柯.军用数据总线技术发展综述.光电与控制.2010，17（6）：48-53.
[6] 杜改丽，封治华，王勇.1553B总线协议分析与应用.仪器仪表用户.2007，14（2）：6-12.
[7] 周密，金惠华，尚利宏.1553B总线协议IP核设计与实现.电子器件，2007（1）：334-338.
[8] 郭泽仁，1553B总线系统优化及可靠性设计.山东理工大学学报，2008（1）：67-80.
[9] 黄永葵，吴建民，李卫民.GJB289A-97《数字式时分指令/响应型多路传输数据总线》系列标准编制与应用[J].航空电子技术，2006（2）：49-54.
[10] 张洁.嵌入式1553B总线通信卡的设计与研究[D].南京：南京理工大學，2008.
[11] 唐剑，王勇.MIL-STD-1553B总线曼彻斯特编码器的CPLD实现.技术研发，2008（2）：52-53.
[12] 林丰成，竺红卫，李卫.数字集成电路设计与技术.北京：科学出版社，2008.
[13] 罗志强.航空电子综合化.北京：北京航空航天大学出版社，1990.