機載PD火控雷達系統(tǒng)1553B總線驅動層與傳輸層軟件界面分析

　　狀態(tài)區(qū)——狀態(tài)區(qū)是雙口區(qū)數(shù)據(jù)結構中的首要環(huán)節(jié)，驅動層軟件通過狀態(tài)區(qū)設置MBI板工作狀態(tài)，控制傳輸層軟件工作。傳輸層以特定單元查詢方式獲得驅動層控制命令，并將執(zhí)行結果返回狀態(tài)區(qū)，驅動層根據(jù)傳輸層反饋信息獲得總線系統(tǒng)工作狀況。表1列出了狀態(tài)區(qū)的詳細數(shù)據(jù)內容。

表1　總線狀態(tài)區(qū)內容

　　狀態(tài)區(qū)中的數(shù)據(jù)單元分為驅動層對傳輸層的控制指令和傳輸層向驅動層的反饋狀態(tài)兩大類，其中工作方式字用于定義MBI板作為BC或RT；終端號碼僅對RT有效，它標識RT的終端地址號，同一總線系統(tǒng)中任兩個RT節(jié)點不能有相同的地址號；總線通訊表地址用于標識總線通訊表的首地址，其長度則由通訊表內部的結束標志確定；工作狀態(tài)標志字是狀態(tài)區(qū)中動態(tài)變化較多的數(shù)據(jù)單元，它用于控制MBI的工作狀態(tài)，如初始化、自檢測、啟動數(shù)據(jù)傳輸和停止工作等；故障標志字是傳輸層軟件反饋的MBI板自檢信息，它主要包括MBI板上的器件故障信息；傳輸故障標志字給出在傳輸過程中發(fā)生故障的消息塊在總線表中的首地址，此標志字僅對BC有效；終端故障字給出在傳輸過程中發(fā)生故障的RT地址及相應的故障標識，此標志字也僅對BC有效；中斷標志字是MBI板在向宿主機發(fā)出中斷前置入的標識信息，主要用于說明此中斷的性質；MBI命令執(zhí)行標志字是傳輸層執(zhí)行驅動層命令后返回的結果信息，內容包括完成、超時、通訊錯誤等；矢量字用于動態(tài)總線調度，它標明請求加入傳輸?shù)南K號，使用此機制可以節(jié)省正常的總線通訊開銷。
　　總線表——總線通信表具有總線表和通信表兩種不同的形態(tài)，其中總線表是在BC上根據(jù)系統(tǒng)應用任務需求構造，用于管理和組織系統(tǒng)中各節(jié)點間有效的數(shù)據(jù)傳輸〔2〕?？偩€表是一個環(huán)形結構(圖4)，它由所有通過總線傳輸?shù)南K的命令組組成，每一命令組共8個字，其中首指針就是該命令組的首地址的偏移量；控制字包含了消息傳輸狀態(tài)、消息剪裁標志(SKIP)、重試標志、傳輸方向標志、延遲時標等控制信息；命令字1是接收方RT的地址號、消息子地址號、消息長度等信息的組合，命令字2則是發(fā)送方RT的地址號、消息子地址號、消息長度等信息的組合，當發(fā)送或接收方有一個為BC時，相應的接收或發(fā)送命令置0；數(shù)據(jù)表指針只對RT與BC之間的傳輸有效，它標識此消息塊在BC雙口區(qū)內的地址；狀態(tài)字1和狀態(tài)字2分別對應于命令字1和命令字2，用于反饋RT執(zhí)行該消息傳輸?shù)慕Y果狀態(tài)，內容包括消息出錯位、子系統(tǒng)忙位等；尾指針指向下一命令組的首址，特別是最后一個尾指針指向總線表的首址。
　　通信表——由于RT和BC性質上的區(qū)別，RT上用于控制消息傳輸?shù)耐ㄐ疟砼cBC上的總線表相比更為簡單，每個子系統(tǒng)根據(jù)本子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨筇顚憯?shù)據(jù)輸入輸出結構，驅動層軟件根據(jù)數(shù)據(jù)結構生成子系統(tǒng)所需的總線通訊表并存入通信表區(qū)。輸入輸出數(shù)據(jù)結構主要給出信息存放的邏輯號，說明數(shù)據(jù)存放的子地址、傳輸消息長度、數(shù)據(jù)是否允許覆蓋及緊急消息標志等。
　　數(shù)據(jù)接收區(qū)——數(shù)據(jù)接收區(qū)包含兩個可以交替使用的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，其中每個緩沖區(qū)包括32個數(shù)據(jù)塊，每一塊的長度是32字，它們存放接收到的總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
　　數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)——數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)的組成與數(shù)據(jù)接收區(qū)一樣，用于存放子系統(tǒng)準備發(fā)送到總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

圖4　BC總線表環(huán)形結構

　　中斷記錄表——中斷記錄表是由若干個中斷記錄組成的鏈形結構(圖5)，它向驅動層軟件提供各個通過中斷實現(xiàn)通訊的消息塊的信息，每個記錄中的中斷狀態(tài)字包含了中斷的有效性、及時性、正確性和消息分類等信息；消息指針標識了BC命令塊指針或MT(Monitor Terminal)消息塊指針或RT描述符空間指針；尾指針指向下一中斷記錄。

圖5　中斷記錄表結構

4　通訊機制
　　在雷達系統(tǒng)1553B總線中，應用層軟件之間的每一次數(shù)據(jù)通訊都必須經(jīng)過兩次傳輸層與驅動層軟件之間的通訊才能得以實現(xiàn)，所以傳輸層與驅動層之間的消息通訊的一致性、完整性和實時性都是建立總線通訊機制中必須考慮的重要問題。
　　讀寫鎖機制——由于驅動層軟件和傳輸層軟件分別駐留在宿主機和MBI兩個CPU系統(tǒng)中，除少數(shù)緊急消息通過中斷實現(xiàn)通訊外，其它均采用異步通信方式，因此它們之間的數(shù)據(jù)通訊必須首先解決一致性問題。例如，設雷達系統(tǒng)在t時刻輸出的目標測量數(shù)據(jù)為距離R(t)、速度V(t)、方位A(t)和俯仰E(t)，它們應該具有某種函數(shù)關系

F(R(t),V(t),A(t),E(t),t)=0

當總線通訊中每一組數(shù)據(jù)內的目標數(shù)據(jù)均具有相同的時間參量時，(1)式便能成立；而當這組數(shù)據(jù)不具有相同的時間參量時，(1)式便不能成立。在某些情形，這種不匹配的時間關系會導致嚴重的后果，這就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恢滦詥栴}。解決此問題的一個有效的方法就是建立消息緩沖區(qū)的讀寫鎖機制。