1553B 協議詳解之二字的組成

標籤：方法   服務   使用者   img   image   http   技術   表示   終端   

1553B簡介
本設計文檔將在SylixOS下設計一個1553B裝置驅動的抽象層，從而進一步解除使用者層與驅動層的耦合。
MIL-STD-1553B匯流排是美國空軍電子子系統連網的標準匯流排，是一種中央集權式的串列匯流排， 匯流排組成包括一個匯流排控制器，負責匯流排調度、管理，是匯流排通訊的發起者和召集人；若干(最多不超過31個)遠程終端，另外還可以有一種裝置即匯流排監視器，用於監視匯流排的運行。該匯流排採用指令應答方式實現系統通訊，採用冗餘通道和奇數同位以及相應的錯誤處理來提高系統通訊的可靠性。1553B 是匯流排介面規律和訊號特性的標準，它在物理層上對硬體組件所產生的電訊號特性作了嚴格的規定，在資料連結層和網路層對錯誤監測的方法和指令響應的格式也作了嚴格的定義。由於1553B匯流排具有極高的可靠性，因而在航空、航天、軍事等領域的電子連網系統中得到廣泛應用。
1553B 匯流排採用非同步資料轉送方式，碼速率1Mbps（現已出現支援4Mbps的板卡），即每秒106位，資料編碼採用曼徹斯特II型碼，差分傳輸，一般下採用屏蔽雙絞線作為傳輸介質。
?

1553B軟體結構
2.1 訊息組成
1553B協議規定訊息組成的最小單位為字。每個在1553B匯流排上傳輸的訊息都是由一個個單獨的字組成。
2.2 字的組成
字是一個資訊系列。1553B協議規定每個字由連續的20bit組成，它包括同步頭、 16 位資訊段及一個同位位元。 2.1所示這些字分成3類：指令字、資料字和狀態字。下面會針對這幾類字進行一一介紹。

圖 2.1 15533B字組成
2.3 指令/命令字

圖 2.2 指令/命令字格式
2.2所示指令字應由同步頭、遠程終端地址欄位、發送/接收位（T/R）、子地址/方式欄位、資料字計數/方式代碼欄位及同位位元（P）組成。指令字由BC端發出，對應的RT連接埠接收到指令字做出指令字要求的操作實現資料互動。
2.3.1 同步頭
資料字同步頭應是一個無效的曼徹斯特波形，其寬度為三個位時，前1.5位時的波形為負，後1.5位時的波形為正。如果該同步頭的前後位為邏輯 1，那麼同步頭的表觀寬度將增加到四個位時。
2.3.2 遠程終端位址區段
緊跟同步頭後的5位應為遠程終端位址區段。每個遠程終端被指定為一個專有地址，從十進位地址0到十進位地址30均可採用，但盡量不採用十進位地址0作為遠程終端的專有地址。還指定十進位地址31（11111）為所有遠程終端的公用地址，供系統採用廣播操作時使用。
2.3.3 發送接收位
緊接遠程終端地址後的一位應為發送/接收位。它應表示要求遠程終端作的操作，邏輯0指定遠程終端作接收操作，邏輯1指定遠程終端作發送操作。
2.3.4 子地址/方式欄位
緊接發送/接收位後的五位，用來區分遠程終端的子地址，或者用作匯流排系統進行方式控制時的標記（00000和11111）。該欄位為00000或11111時的，表示此指令字為方式控制指令，若該欄位不為00000或11111則表示為RT終端的子地址。所以BC可以通過配置次段來決定指令字的方式，能訪問對應RT0x01—0x1E子地址的資料。
2.3.5 資料字計數/方式代碼欄位
緊接子地址/方式欄位後的五位，用來指定遠程終端應發送或應接收的資料字的個數，或者就是配置可任選的方式代碼。在任何一個訊息塊內最多可以發送或接收32個資料字，全1表示十進位記數31，而全0表示十進位記數32。故如果指令字的9-14位為RT子地址,那麼此段就表示為發送或者接收訊息的個數，否則表示為方式代碼。相關的方式代碼在1553B協議中已經做了規定，後續會做詳細介紹。
2.3.6 同位位元
字的最後一位應用作為前16位的同位。1553B採用奇數同位的方式來確保資料準確。
2.4 資料字

圖 2.3 資料字格式
2.3所示資料字由3位的同步欄位、16位的資料欄位以及1位的同位位元組成。資料字由BC或者RT其中一端發出用來實現兩終端之間的資料互動。
2.4.1 同步欄位
資料字同步頭應是一個無效的曼徹斯特波形，其寬度為三個位時，前1.5位時的波形為負，後1.5位時的波形為正。如果該同步頭的前後位為邏輯 1，那麼同步頭的表觀寬度將增加到四個位時。
2.4.2 資料欄位
緊接同步頭的後16位為資料存放區位，使用者可通過填充這16位來實現資料的傳輸。
2.4.3 奇偶檢驗位
字的最後一位應用作為前16位的同位。1553B採用奇數同位的方式來確保資料準確。
2.5 狀態字

圖 2.4 狀態字格式
2.4所示狀態字由3位的同步段、5位的遠程終端位址區段、1位的訊息出錯位、1位的測試手段位、1位的服務要求位、3位的備用段、1位的廣播指令接收位、1位的忙位、1位的子系統標誌位、1位的動態匯流排控制接收位、1位的終端標誌位和1位的同位位元組成。狀態字是由RT端發送給BC端用來表示訊息以及RT自身狀態的字，同時狀態字也作為RT的應答字用來判斷1553B匯流排或者RT裝置是否正常工作。
2.5.1 同步頭
資料字同步頭應是一個無效的曼徹斯特波形，其寬度為三個位時，前1.5位時的波形為負，後1.5位時的波形為正。如果該同步頭的前後位為邏輯 1，那麼同步頭的表觀寬度將增加到四個位時。
2.5.2 遠程終端地址欄位
緊跟同步頭後的5位應為遠程終端位址區段。每個遠程終端被指定被指定為一個專有地址，從十進位地址0到十進位地址30均可採用，但盡量不採用十進位地址0作為遠程終端的專有地址。
2.5.3 訊息出錯位
該位在狀態字的第9位，用來表示遠程終端在已收到的訊息中，有一個字或多個字沒有通過規定的有效性測試。邏輯1表示訊息有差錯，邏輯0表示訊息無差錯。所有的終端應提供訊息差錯位。
2.5.4 測試手段位
狀態字的第10位作為測試手段位。它在所有條件下總置為邏輯0。該位為可選位，如果使用，指令字中的相應位置為邏輯1，用來區分指令字和狀態字。
2.5.5 服務要求位
狀態字的第11位置是服務要求位。表示本遠程終端需要服務。要求匯流排控制器啟動與本遠程終端或子系統有關的預定操作。當與單一遠程終端相連的多個子系統分別請求服務時，遠程終端應將它們各自的服務要求訊號邏輯“或”成狀態字中的單一服務要求。邏輯“或”完成後設計者必須準備好一個資料字，並以相應位置1來標誌具體的請求服務子系統。狀態字中的“服務要求位”，應維持到幾個請求訊號都處理完為止。該位僅用來激發隨機發生的資料轉送操作。
2.5.6 備用狀態位
狀態字的第12、13、14位是備用的狀態位。應將它們置為邏輯0，這些位留作今後使用。
2.5.7 廣播指令接收位
狀態位的第15位置為邏輯1，表示本遠程終端接收到的上一有效指令字是廣播指令字。當系統中未採用廣播方式，置該位為邏輯0。
2.5.8 忙位
狀態字的第16位時置位為邏輯1表示遠程終端處於忙狀態，表示它不能按照匯流排控制器的指令要求將資料移入子系統或從子系統取資料。如果遠程終端在響應發送、指令時置忙位，那麼只發出它的狀態字。該位為可選位，邏輯0表示空閑狀態或者非忙狀態。
2.5.9 子系統標誌位
狀態字的第17位用來向匯流排控制器指出子系統故障狀態，且警告匯流排控制器本遠程終端提供的資料可能無效。如果與一個遠程終端相連的幾個子系統都呈現故障狀態時，應將它們各自的訊號邏輯“或”，形成狀態字中的子系統標誌位，並將事先準備好的一個資料字中的相應位置1，記錄它們的故障報告，用於進一步檢測、分析。該位為可選位。邏輯1表示有標誌，邏輯0表示無標誌。
2.5.10 動態匯流排控制接收位
狀態字的第18位時若置為邏輯 1，用來表示本遠程終端接受符合協議本身規定的動態匯流排控制的授命。邏輯 0 表示不接受。該位為可選位。
2.5.11 終端標誌位
狀態字的第19位時留作終端標誌功能。邏輯1表示本遠程終端內部存在故障，請求匯流排控制器幹預。邏輯0表示不存在故障。該位為可選位。
2.5.12 同位位元
字的最後一位用於前16位的同位。1553B採用奇數同位的方式來確保資料準確。

1553B 協議詳解之二字的組成