一种基于1553B总线的导弹测试系统设计

秦发林

摘 要：本文阐述了一种基于1553B总线的导弹测试系统设计，全面地解析了围绕1553B总线的导弹测试系统设计原理及系统构建。通过该技术研究与应用，提高了导弹测试系统可靠性和可扩展性，解决了导弹测试系统过于独立化、专一化，不利于扩展应用等问题，满足了某型号导弹测试需求，为后续型号测试系统的研制和优化设计奠定基础。

关键词： 1553B总线；导弹测试系统

1 引言

随着地空导弹武器装备技术的发展，武器装备更新换代周期越来越短，导弹复杂程度越来越高，衍生型号众多，集团内各大院所呈现出预研一代、研制一代、批产一代的多型号任务并举局面。导弹测试系统作为所属武器系统专用检测设备，其发展必须跟上导弹研制步伐。

长期以来，我单位自行研制的导弹测试系统存在两方面不足。首先，系统体积庞大，功能过于独立化和专一化，模块化、通用化、系列化程度低，不便于操作、转运、维护和维修，可靠性差，一旦出现故障，部队基本无法自行进行故障诊断、定位和维修，因此，给工厂售后服务增加难度和过多的人员、经济投入；其次，软件和硬件可扩展程度低，无法兼容不同型号导弹测试，当导弹停产或退役后，导弹测试系统只能随之退役并荒废，不能扩展应用至其他型号导弹测试，造成资源的极大浪费。因此，开展地空导弹测试系统改进设计研究，以满足未来多型号、多阶段导弹测试任务的需求，是推动导弹测试系统模块化、通用化、系列化发展的需要，也是测试专业自身发展的需要。

本文介绍了一种基于1553B总线的导弹测试系统设计方案，通过该技术应用，提高了导弹测试系统的可靠性和可扩展性，解决了导弹测试系统过于独立化、专一化的问题，实现了导弹测试系统模块化、通用化、系列化。该技术已成功在我院某型号导弹测试系统上应用，并取得了良好效果。

2 名词解释

1553B总线：是美国军方专门为飞机上设备制定的一种信息传输总线标准，具有传输可靠性高、实时性强、技术成熟、易于扩展等优点。

总线控制器（BC）：是总线系统中组织信息传输的终端，是总线上必不可少的重要组成部分。BC发起总线上的数據传输，只有当总线控制器向某RT发出总线指令后，该RT才能参与数据传输。

远程终端（RT）：是总线系统中不作为总线控制器或总线监控器的所有终端，RT在BC的控制下有序地进行数据的收发，远程终端不能发起数据传输。总线上最多可以挂接32个RT，每个RT具有唯一的终端地址，而每一个终端地址又可以有32个独立的子地址。

3 系统构建

测试时，导弹测试系统向导弹提供电能使弹上各设备工作，同时按时序向导弹施加既定的激励信号，导弹接收到激励信号后开始工作，工作过程中将产生对应的被测信号，被测信号通过测试电缆传输或空馈至导弹测试系统，导弹测试系统对接收到的被测信号进行采集、处理、判定和显示，用户根据测试结果判定导弹状态是否良好。针对导弹测试的共性特征，导弹测试系统必须具备以下功能才能进行导弹测试：

（1）能源供给功能：具有向导弹提供必须的电能、气能等能源的功能；

（2）激励信号输出功能：测试系统根据导弹测试需要，按照既定时序向导弹提供特定大小、频率的低频激励信号（模拟量和状态量）和射频激励信号的功能；

（3）低频信号采集功能：测试系统通过采集自身电源参数（电压、消耗电流）、导弹供电电源参数（弹上电压、消耗电流）以及弹上二次电源参数来实时监测自身和导弹是否工作正常；

（4）状态信号采集功能：导弹根据工作时序无源产生的脉冲响应信号和在外部激励作用产生的脉冲信号进行采集的功能；

（5）射频信号采集：测试系统具有根据不同导弹测试需要，按照既定时序采集导弹下传的各种射频响应信号的功能，如遥测信号、应答响应信号等。

导弹测试系统以计算机系统为核心，通过1553B总线控制各分系统协调工作，按照既定的测试时序完成导弹测试。如图1所示，分系统包括：人机交互系统、1553B总线系统、低频处理单元、射频单元、接口匹配单元和供配电单元。各分系统又由不同功能组合及组件组成，作为远程终端直接相应计算机系统发出的1553B总线命令，执行相应操作。

各分系统主要功能如下：

（1）人机交互系统：人机交互系统是测试控制和系统资源的调配单元，测试系统对外交流的窗口，是整个导弹测试系统的神经中枢。具有运算、存储和显示等功能，并具备涉密信息网络接入能力，保证测试的远程控制和数据传输，能将数据发送给导弹设计人员实现数据的快速解析，判断产品性能；

（2）1553B总线系统：1553B总线系统作为导弹测试系统的神经网络，计算机通过1553B总线控制其余单元完成相应动作。采用1553B总线结构，可降低系统成本，维修方便，采用总线标准设计、生产的硬件模块兼容性强，而且便于系统集成，可满足不同测试系统的需要；

（3）低频处理单元：低频处理单元采用1553B总线接口进行设计，以满足系统模块化设计的要求。低频处理单元主要实现测试系统低频信号输出控制（状态信号、模拟信号及激励信号）、输入低频信号采集（状态信号和模拟信号）和弹地通信。采用插入式板卡模块设计，一般包括I/O扩展模块、AD采集模块、D/A输出模块和弹地通讯模块，各模块即为独立的RT终端，根据需要还可以进行扩展；

（4）射频单元：射频单元采用1553B总线接口进行设计，根据导弹测试需要，射频处理单元分为射频输出单元和射频处理单元，各单元即为独立的RT终端，形成独立测试组合。其中，射频输出单元输出的射频信号编码形式和信号频段可通过软件进行调控；射频处理单元用于导弹下传射频信号测试，信号处理在一定频段范围内可进行硬调控和软调控，能满足不同导弹测试需要；

（5）接口匹配单元：导弹测试过程中，通过低频处理单元送至导弹的上行低频激励信号以及导弹下行的低频被测信号都需要进入接口匹配单元进行调理和匹配变换，保证导弹和低频处理单元能够进行测量与控制；同时，由于信号特征、信号强弱、模拟源激励方式、共地特性等不同，必须进行信号调理和匹配，保证测试信号间不相互干扰。按照被测信号特性，可将接口匹配单元分为控制驱动模块、信号匹配隔离模块和接口匹配模块，各模块通过模拟电路实现，通过调换电路中的部分器件即可兼容其他型号导弹测试，具有较强的模块化和通用化；endprint

（6）供配电单元：供配电单元根据用电设备的需求分为直流供电模块和交流供电模块。计算机系统通过1553B总线控制低频处理单元中的I/O扩展模块，该模块输出相应信号至接口匹配单元，经过匹配变换后的控制信号直接输出至电源，实现对电源的通断控制。

4 总线电路设计

导弹测试系统1553B总线系统以计算机系统作为BC端，各子功能模块作为RT端。其中，BC采用成熟的1553B多功能测试仿真卡TNTI553- PCI/M/1，在导弹测试软件控制下输出控制命令至RT终端；RT终端以DSP为核心，与外围功能电路构成各种功能模块；而BC端与RT端的1553B总线通信功能由HI-1573PSIF和FPGA组成的电路模块（1553-FPGA板）完成。DSP为电路的控制核心，与1553-FPGA板中的FPGA连接组成不同的功能板卡，实现不同的功能。DSP采用TI公司推出的采用高性能静态COM技术的32位定点数字信号处理器，器件上集成了多种先进的外设，地址线为19位，数据线为16位，为建立1553B总线平台提供基础。

HI-1573PSIF和FPGA电路模块提供了丰富的资源，为软件的设计提供了极大的灵活性和可靠性。FPGA实现控制和译码信号，使用功能强大的VerilogHDL语言编程，电路连接简单，使用方便，系统的维护性和扩展性得到有效提高。

通过对1553-FPGA板进行相应的配置，就可以使该板工作在对应RT模式下。1553-FPGA板通过并口与DSP通信，DSP负责消息的读取、处理、写入等，共同组成一个功能模块。该功能模块在计算机系统BC端的控制下，实现1553B总线消息的传送和接收，1553B通信接口硬件电路如图2所示。

各功能模块的FPGA与DSP之间的信息交换是使用DSP的外部接口（XINTF）實现的，采用异步非复用总线模式，数据写操作时由19根地址总线XA[0：18]、16根数据总线XD[0：15]、一根片选信号线（XZCS6AND7）、一根读写信号线（XR/W：低电平有效）、一根时钟输出线（XCLKOUT）共同完成，时钟输出线用于外设读写时钟。

硬件电路烧录驱动程序后，可以实现RT板初始化、与上位机通信、中断响应、总线数据的读取和发送。驱动程序根据BC命令控制RT工作，完成各RT模块的启动、停止、自检以及测试数据传输，实现了导弹测试系统各单元模块在计算机系统控制下协调工作，按照既定时序完成导弹测试。提高了导弹测试系统的可靠性和可扩展性，解决了导弹测试系统过于独立化、专一化的问题，实现了导弹测试系统模块化、通用化、系列化设计。

5 结论

基于1553B总线的导弹测试系统设计，提高了总线数据传输的可靠性和可扩展性，实现了导弹测试系统模块化、通用化、系列化设计，解决了导弹测试系统通用化程度低的问题，为推动现有型号导弹测试系统发展奠定了基础。

参考文献

[1]泽仁.1553B总线系统优化及珂靠性设计[J].东北：东理工大学学报：自然科学版，2008.

[2]李志刚.1553B总线测试系统的设计与实现[D].西安：西北工业大学，2005.

[3]罗一锋，蔡嵩.基于1553B总线的接口没计与实现[J].现代电子技术，2006.

[4]吴武，李惠峰.1553B总线在测试系统中的接口设计和实现[J].微计算机信息，2005.endprint