1553B總線網(wǎng)絡(luò)中熱備份終端的設(shè)計與實現(xiàn)

曾曉東 謝正 航空工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所 陜西 西安 710065

引言

20世紀60年代，隨著武器系統(tǒng)及科學技術(shù)不斷發(fā)展，作戰(zhàn)信息數(shù)據(jù)呈指數(shù)級增長，但各設(shè)備間接口不同，難以進行互聯(lián)集成，大大影響了作戰(zhàn)效能。為了解決這一問題，美國軍方?jīng)Q定開發(fā)標準的信號多路傳輸系統(tǒng)，并于1968年公布MIL-STD-1553A標準。該標準的修訂版本，即MIL-STD-1553B標準，于1978年公布。中國于1987年頒布了相應(yīng)的軍標，并廣泛應(yīng)用于飛機綜合機電系統(tǒng)、航電系統(tǒng)，后逐步擴展到飛行控制等系統(tǒng)及坦克、艦船、航天等領(lǐng)域。

1 1553B總線簡介

1553 B總線具有易于控制、實時性好、抗干擾能力強、便于維護、易于擴展等一系列優(yōu)勢，因此1553B總線技術(shù)在航空航天等高可靠實時領(lǐng)域占有十分重要的地位[2]。

MIL-STD-1553B總線是一種時分制指令/響應(yīng)式多路傳輸數(shù)據(jù)總線。通常是由一個總線控制器（BC），1-2個總線監(jiān)控器（BM）和多個遠程終端（RT）組成的。其中BC是總線系統(tǒng)中組織信息傳輸?shù)慕K端，管理總線上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)；BM是總線系統(tǒng)中指定作接收且記錄總線上傳輸?shù)男畔?，并有選擇地提取信息以備后用的終端；RT是數(shù)據(jù)總線上用戶子系統(tǒng)終端，作為總線系統(tǒng)的重要組成部分在BC控制下有序收發(fā)數(shù)據(jù)。

2 熱備份RT組機制

1553 B總線網(wǎng)絡(luò)主要由BC和RT組成。為了保證系統(tǒng)的可靠性，經(jīng)常會存在一組或幾組RT設(shè)備之間互為備份的情況[3]。所有總線消息都是通過BC調(diào)度的，互為熱備份的RT管理功能是通過BC的管控實現(xiàn)的。

本文設(shè)計了一種合理、可行的策略，實現(xiàn)了BC對1553B總線網(wǎng)絡(luò)中互為熱備份的RT的管理。該策略分為相同地址的RT熱備份管理和不同地址的RT熱備份管理。

2.1 相同地址RT熱備份管理

2.1.1 原理內(nèi)容

圖1 相同地址熱備份RT組的1553B總線拓撲圖

在1553B總線網(wǎng)絡(luò)中，存在多個RT地址相同的終端設(shè)備互為備份，但在某一時刻，這組熱備份RT中有且僅有一個RT處于激活狀態(tài)。BC對該RT進行正常的查詢及管控。

2.1.2 具體實現(xiàn)

在相同地址的熱備份RT組中設(shè)計GO/NOGO#信號，用于控制1553B總線收發(fā)器。任一時刻，只有一個信號有效，網(wǎng)絡(luò)中針對該組熱備份RT只有一條查詢消息。

此時，通道控制邏輯在RT端?？偩€系統(tǒng)啟動通信時，該組RT中的其中一個默認發(fā)送GO信號，其余RT發(fā)送NOGO信號，BC端對發(fā)送GO信號RT進行正常的調(diào)度與管理。

當該RT發(fā)生故障，單位時間內(nèi)錯誤消息次數(shù)超過錯誤門限時，該RT下線，同時信號變?yōu)镹OGO。同組備份RT中另一RT的信號變?yōu)镚O，BC端對當前發(fā)送GO信號的RT繼續(xù)進行查詢及管控。

2.2 不同地址RT熱備份管理

2.2.1 原理內(nèi)容

對于不同地址的RT熱備份組，規(guī)定每組備份RT設(shè)備中有一個主RT，且該RT號為這組熱備份RT對應(yīng)消息命令字的默認RT號。

BC按照RT號從大到小進行輪詢，判斷哪個RT準備好上線工作。如果一組備份RT中的所有RT均準備好上線工作，則根據(jù)查詢策略，RT號最大的RT上線。RT上線后，不再對這組RT的其他RT進行查詢。如果上線RT非主RT，則將對應(yīng)消息命令字的RT號改為上線RT號。

當上線RT發(fā)生故障，單位時間內(nèi)錯誤消息次數(shù)超過錯誤門限時，BC令該RT下線，繼續(xù)對該組備份RT進行查詢。同時，將這組RT對應(yīng)消息的命令字中的RT號還原為主RT。

圖2 不同地址熱備份RT組的1553B總線拓撲圖

2.2.2 具體實現(xiàn)

用戶可以根據(jù)實際情況設(shè)定備份RT組參數(shù)，如熱備份組RT數(shù)bakupRTcnt等。

BC在上電初始化時，將備份RT組信息存入雙口，默認RT熱備份列表每組第一個RT為主RT（總線表中配置主RT的相關(guān)消息）。開始查詢后，BC通過bc_bakupRT_on接口，根據(jù)RT熱備份屬性，切換所有相關(guān)消息轉(zhuǎn)變?yōu)楫斍吧暇€RT設(shè)備的消息。并且設(shè)置熱備份列表中同組其他熱備份RT的skip位，不允許發(fā)送查詢消息。

當某個RT報故需要下線時，BC調(diào)用bc_bakupRT_off接口，根據(jù)其熱備份屬性，切換相關(guān)消息轉(zhuǎn)變?yōu)橹鱎T設(shè)備的消息。并且將該RT所屬的熱備份組中的其他RT的查詢消息SKIP位清除，允許發(fā)送查詢消息。

2.3 算法優(yōu)勢

算法統(tǒng)一化：該算法針對互為熱備份的RT管理，不論RT地址是否相同，都可以進行正確、高效地管理；

管理實時化：處理迅速，一旦檢測到某個設(shè)備下網(wǎng)，立即會在本周期組織其備份RT相關(guān)的查詢消息，熱備份的RT會很快上線。

集成式管理：無需在某個熱備份RT上線后，單獨從總線表中查找某條消息指令，將原指令更改為當前指令，再組織消息傳輸。而是在消息傳輸之前，檢測熱備份屬性，需要更改命令字時，將備份RT組消息的所有命令字統(tǒng)一更改為當前RT號；當前RT下線后，再將所有命令字還原為主RT號；這樣集成式的處理，更便于統(tǒng)一管理。

3 結(jié)論

本文通過制定指定特殊的管理和通信策略，完成了互為熱備份功能的相同地址的RT管理和不同地址的RT管理。該設(shè)計可保證1553B總線網(wǎng)絡(luò)中最多只有一個該功能的RT工作，不會導致總線沖突；該RT下線時，熱備份的RT能繼續(xù)工作，保證了消息傳輸?shù)耐暾浴?/p>

該策略解決了網(wǎng)絡(luò)中多個互為熱備份的遠程終端使用一個、或多個RT地址的網(wǎng)絡(luò)管理和總線通信問題，對于其他總線網(wǎng)絡(luò)同樣具有較強的參考價值。