某导弹武器系统1553B总线监测系统设计*

李晓颖，刘航航，李云娇，薛小乐，张　鹏（　中国兵器工业第03研究所，西安　70065；　中国航天科技集团第九院第6研究所，西安　7000）

某导弹武器系统1553B总线监测系统设计*

李晓颖1，刘航航1，李云娇2，薛小乐1，张鹏1
（1中国兵器工业第203研究所，西安710065；2中国航天科技集团第九院第16研究所，西安710010）

针对某基于1553B总线的导弹武器系统发生通信故障难以定位，设计了一种1553B总线检测系统。首先简要介绍了系统构成；紧接着根据武器系统的工作环境和使用要求，选取了便携式工控机和1553B总线接口板卡，设计了系统的硬件平台；接着论述了多线程架构、模块化软件设计思想和实现方法，给出了软件流程图；最后通过使用证明了该系统运行稳定，故障定位准确。

导弹武器系统；1553B总线；总线监测系统

0　引言

总线检测系统是一种能够实时监控总线通信信息，并且能够显示、存储、回放和解析总线信息的系统，常用的有串口、CAN、1553B等总线检测系统［1-3］。武器系统在研制、调试和维护过程中，当某子系统或设备出现故障时，很难判断是子系统（或设备）本身出现了故障，还是子系统（或设备）与总线没有实现正确的信息通讯，增加了排故难度，因此，非常有必要设计相应的总线检测系统来监控总线信息，以实现故障的快速定位［4］。文中以某基于1553B总线的导弹武器系统为背景，设计了一种1553B总线检测系统。

1　系统构成

1553B通信系统通常由总线控制器（BC）、远程终端（RT）和总线监视器（BM）3种终端通过总线介质互联而成。BC用来组织总线上信息的传输，任何时刻总线上只能有一个BC，总线上所有的数据传输都是由BC发起的；BM不响应BC的任何命令，用于接收、记录总线上传输的信息以便后续数据分析；RT是不作为BC和BM的所用终端［5-7］。由BM的功能可知，要想监控1553B总线信息，需要利用具有BM功能的终端接入1553B总线网络。

某基于1553B总线的导弹武器系统的某一条1553B总线网络见图1所示，包括一个BC、若干个RT和一个BM（即1553B总线检测系统）。其中，1553B总线检测系统由硬件平台、操作系统、驱动程序和用户应用程序组成。

图1　1553B总线网络

2　硬件设计

为了保证1553B总线检测系统的便携性和可扩展性，文中采用便携式工控机、具有BM功能的1553B总线接口板卡，设计了通用的1553B总线检测系统的硬件平台。便携式工控机作为系统的显示、存储、控制和数据处理的基础平台，1553B总线接口板卡用于采集1553B总线信息。考虑武器系统的工作环境和使用要求，选用北京瑞普天润技术有限公司的Polar 9300E便携式计算机作为工控机，该工控机具有8个PCI插槽，保证了系统功能的可扩展性；硬盘500 G，满足大量试验数据存储要求；重量5.8 kg，配备有航空拉杆箱，方便携带；-10℃～+55℃环境条件下正常工作。1553B板卡选用北京神州飞航科技有限责任公司的AEC1553-PCI-FBC31RT-2/S5板卡，该板卡采用PCI总线接口，与工控机Polar 9300E无缝连接；双通道（双冗余）多功能，每个通道1个BC、0～31个RT、1个BM，可同时设置为BC、RT、BM，每通道都带RTC功能，分辨率可设；32位时标，分辨率1 μs；大容量的数据存储：16 M×16 bit；工作温度：-40℃ ～+85℃。另外，该1553B板卡的生产商提供了详尽的技术资料，可靠的驱动程序和丰富的API函数。提供的API函数将面向1553B的编程转化为面向设备文件的编程，符合Windows操作系统的习惯，简化了软件的设计难度。

3　软件设计

硬件是系统功能实现的基础和平台，软件则是系统功能实现的关键和核心［4］。好的软件设计就是要合理利用硬件提供的条件，使1553B总线检测系统能够可靠记录、准确解析1553B总线数据和快速准确定位1553B总线故障。本系统软件基于Windows XP操作系统，利用VC++2005作为开发平台。软件采用多线程架构、模块化设计，主线程完成系统初始化、系统配置、系统控制和数据处理等功能；子线程用于接收、存储1553B总线数据，以保证实时可靠的记录1553B总线数据。根据检测系统要实现的功能，软件主要包括系统自检、BM过滤设置、数据记录和数据解析等模块。

3.1系统自检

系统自检是为了证明1553B总线检测系统硬件资源完好，保证下一步检测工作的硬件条件正常，分为板卡自检和通道自检。板卡自检即是检查板卡的存在性，通过API函数M1553_Open（）实现，如果M1553_Open（）返回值为真，那么证明板卡存在，反之板卡不存在，此时应首先检查板卡是否连接可靠牢固。通道自检是检查通道通信是否成功，通过以下方法实现：设置通道0为BC，通道1为RT，将自检插头连接到1553B板卡DB62连接器上，BC与RT则形成回路，然后BC向RT发送数据，如果RT接收到的数据与BC发送的数据一致，则证明通道通信正常，反之通道通信故障。自检完成后软件会弹出一个对话框给出自检结果。

3.2BM过滤设置

AEC1553-PCI-FBC31RT-2/S5板卡的BM模式具有命令字过滤功能，可以通过设置RT地址与子地址确定需要监控的消息，由API函数MT_SetCmdFilterT-able（）和命令字过滤表结构MT_CMD_FILTER_TABLE_STRUCT实现过滤功能。

3.3数据记录

数据记录是本软件的核心与关键，数据记录的正确与否直接影响数据的解析、故障的定位，因此，一定要保证实时可靠的记录所有要监控的总线数据。数据记录的方法有两种：一种是在单线程中利用定时器定时记录；另一种是创建单独的子线程记录。Windows的定时器消息WM_TIMER优先级比较低，必须和其他消息一起排队，一旦其他消息的执行时间被推迟，势必会造成定时不准确，记录的实时性就得不到保证，另外若数据采集缓冲区比较小，就可能会导致缓冲区溢出，数据丢失。而采用单独的子线程记录数据，可以提高程序性能，满足实时性要求，并且对于多处理器计算机，多线程还可以真正并发的同时运行，大大提高程序的执行效率。另外，考虑到本系统以后可能会进行功能扩展，要记录的数据类型会不断扩大，单线程记录已经远远无法满足。因此，本系统软件采用多线程架构。

3.4数据解析

数据解析的目的是将经过编码的二进制1553B消息按照规定好的协议进行还原，重建数据的物理意义，并最终转化为用户便于解读的信息。本系统在实时采集过程中和采集完成后，均进行了数据解析（即实时解析和事后解析）。在实时采集过程中，将按照通信协议实时解析的结果以列表框和图形的形式直观的实时显示在用户界面，该功能在记录线程中实现。事后解析过的数据存储在Excel中，一方面便于查看武器系统整个1553B流程，另一方面可以充分利用Excel自身的功能，方便1553B消息的查看、搜索、故障定位等。

图2　软件流程

3.5软件流程

综上所述，软件采用多线程架构，模块化设计，具体软件流程见图2所示。

4　结束语

文中介绍的1553B总线检测系统具有结构简单、实时性和模块性好、计算和控制资源丰富、扩展容易等特点。该系统适用于在地面环境下监测、分析和验证1553B总线数据传输的正误，为研制、测试和维护武器系统提供一个有效的工具，从而保证武器系统的高可靠性。

［1］李引良，仝飞，李建伟，等.基于MSComm控件的串口通信数据采集软件开发［J］.弹箭与制导学报，2014， 34（增刊1）：298-301.

［2］ 林智伟，蒋东方，牛鹏宇.基于FPGA与ARM单片机的CAN总线分析仪设计［J］.计算机测量与控制，2011，19（9）：2308-2311.

［3］史国庆，高晓光，吴勇，等.1553B总线检测仪系统软件设计［J］.火力与指挥控制，2009，34（6）：141 -146.

［4］蒋国峰，白红.1553B总线监控器的设计与实现［J］.电子设计工程，2011，19（17）：98-100.

［5］GJB 289A-297数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线［S］.1998.

［6］MIL-STD-1553B飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线［S］.美国军用标准，1978.

［7］戴虹.1553b数据总线协议分析［J］.科学技术与工程，2008，8（13）：3536-3538.

Design of 1553B Bus Monitoring System of Missile Weapon System

LI Xiaoying1，LIU Hanghang1，LI Yunjiao2，XUE Xiaole1，ZHANG Peng1
（1No.203 Research Institute of China Ordnance Industries，Xi’an 710065，China；2The 16th Institute of the Ninth Academy，CASC，Xi’an 710010，China）

In view of difficulty in locating communication failure of 1553B bus-based missile weapon system，a 1553B bus monitoring system was designed.Firstly，the structure of system was introduced briefly；Then，according to working environment and requirement of the weapon system，a portable industrial computer and 1553B bus board were chosen，and the hardware platform was designed.Later，not only multi-threaded and modularized designing idea and realizing method of software were discussed，but also the software flow chart was given. Lastly，operation proved this system ran well and located accurately.

missile weapon system；1553B bus；bus monitoring system

TP399

A

10.15892/j.cnki.djzdxb.2016.01.042

2015-03-24

李晓颖（1987-），男，河南漯河人，助理工程师，硕士研究生，研究方向：导弹检测、集成测试与控制系统。