基于BM3803的1553B总线通信设计

杜元生 陈冲 李军

摘要：本文提出了一种基于BM3803处理器的1553B总线通信节点设计方案。文章首先介绍了BM3803处理器的硬件资源和1553B总线通信特点，其次采用1553B协议芯片B65170S6RH实现了BM3803和1553B總线之间的硬件接口电路设计，最后讨论了1553B总线远程终端通信软件功能实现方法。实践证明，该方案设计合理，能实现稳定可靠的1553B总线通信，具有工程应用价值。

关键词：BM3803;1553B;B65170S6RH;远程终端

中图分类号：V416.8 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）08-0031-04

0 引言

BM3803MRGH是我国自主研制的一款基于SPARC V8体系结构的32位抗辐射加固微处理器，采用三模冗余及奇偶校验等抗单粒子翻转的容错设计，满足航天应用功能及性能要求[2]。1553B总线是分时制指令/响应式通信总线，作为一种高可靠性和实时的军用串行总线标准[4]，能够完成信息综合、资源共享、任务协调和容错重构，是实现航天电子综合化系统的关键。B65170S6RH是我国自主研制的一种1553B总线通讯控制器，其RT功能为1553B总线系统设计提供了一个智能解决方案。该器件内部集成有数字协议控制电路和双路总线收发器模块，适合高强度的应用环境。本文采用B65170S6RH实现基于BM3803处理器的1553B网络远程终端节点设计，具有通信稳定，自主可控和简单实用的工程意义。

1 BM3803

BM3803处理器有28个地址总线和32个数据总线，内部包含整数处理单元IU，浮点处理器单元FPU，中断控制器，带有跟踪缓冲存储的硬件调试单元DSU，定时器，GPIO，看门狗，串口，支持PROM、SRAM、SDRAM和I/O映射空间访问的存储器控制器。通过外部存储器控制器可以访问PROM、存储器映射的I/O设备、SRAM和SDRAM，其功能结构图如图1所示。

2 1553B总线

1553B总线是一种命令响应式总线，一主多从工作模式，半双工通信，通信速率是1Mb/s。总线网络中能挂接32个终端，每个终端相互独立工作，按照终端功能可以分为三种类型：总线控制器（BC）、远程终端（RT）和总线监控器（MT）。总线控制器控制总线上所有消息数据传输，消息由三种类型的字组成：命令字、数据字和状态字。每个字的长度为20位，3位同步头，16个消息位和1个奇偶校验位，同步头和奇偶校验位是硬件自动添加的。如图2所示，从上到下依次是命令字、数据字和状态字的结构：

1553B总线远程终端内部的工作过程就是堆栈指针→写描述符→查找表→忙位查找表+非法命令表→消息块的结构，如图3所示，以BC-TO-RT消息为例，具体操作步骤如下：

（1）确定活动中的陈列（Area A/B）;

（2）根据堆栈指针找到描述符，将收到的命令字写入描述符的第四个储存单元;

（3）解析命令字，查找子地址接收查找表，获得消息块地址;

（4）查找忙位查找表，确定该子地址是否允许访问;

（5）查找非法命令表/模式码表，确定本次通信是否合法;

（6）将消息块地址写入描述符的第三个存储单元，即数据指针;

（7）根据数据指针找到消息块，并将数据字顺序写入，这样就完成了一个完整的消息。

3 接口电路设计

1553B接口芯片电路[1]包括总线收发器、通信协议处理器，双RAM存储器和主机接口仲裁等。B65170S6RH电路内部主要的逻辑模块为：双路收发器、完整的RT多功能协议逻辑、存储器管理逻辑和中断逻辑，4K×16位的静态存储器和与处理器总线的接口逻辑。B65170S6RH包含内部地址锁存器和双向的数据缓冲电路与处理器总线交换数据，可以很方便地与8位或者16位处理器进行接口通信，其整体框图[3]如图4所示。

BM3803MGRH处理器与B65170S6RH电路按照16位缓冲接口方案连接：处理器的D0～D15与B65170S6RH电路的D0～D15连接;由于BM3803为单字节寻址，在使用32位数据总线模式时，地址最低有效位为A2，故BM3803处理器的A2～A13依次连接至B65170S6RH电路的A0～A11;B65170S6RH电路的片选信号由BM3803的IOSN（IO空间选择信号）和地址线进行译码逻辑，选中B65170S6RH电路的内部RAM和寄存器;将B65170S6RH电路的极性选择信号置高，BM3803的写信号与B65170S6RH电路的读/写信号相连;将B65170S6RH电路的零等待信号置高，并将READYD信号与BM3803的READY信号相连。BU65170 S6RH的A通道和B通道通过耦合变压器B3266与1553B连接，如图5所示。

4 通信软件设计

4.1 总线数据传输机制

以某星载系统1553B总线通信协议为例，BC发起的数据传输流程采用更新数据传输机制，总线控制器组织总线数据传输，RT要求的数据传输流程，采用服务请求机制。RT通过总线状态字中的服务请求位来标识数据传输请求，通过矢量字位标识请求传输的数据类型。

BC周期性地对RT进行轮询，向远程终端发出“发送状态字”和“发送矢量字”方式指令。如返回状态字中的“服务请求位”被置成1，则说明该远程终端有服务请求。总线控制器进一步分析该远程终端返回的矢量字，确定该终端需求的某种或几种特定的数据传输类型，然后生成通信帧，启动总线通信。

RT一旦在发送缓冲区准备好数据或是请求获取某种数据类型时，将矢量字中相应位置1，待总线控制器将数据取走或发来数据后，再将矢量字中相应的位置0;总线控制器周期性地组织总线通信，远程终端收到发送状态字方式指令时检查矢量字，如果发现本终端的矢量字大于0，RT将总线状态字的服务请求位置1。

4.2 远程终端软件设计

远程终端通信软件包括远程终端总线控制器配置和消息收发处理[5]，本设计远程终端总线控制器为B65170S6 RH芯片。总线控制器配置分两部分，一部分是寄存器配置，另一部分是RAM配置，其中寄存器配置是对芯片工作模式、工作区域、中断开关和锁存RT地址等功能的设置，RAM配置是初始化RAM空间、堆栈指针、子地址查找表、忙位查找表、非法命令表、模式码数据表和模式码中断使能表等。子地址查找表用来指向每个子地址存放数据块的位置，相当于数据块地址指针。子地址控制字用来管理每一个子地址数据块的空间存储方式。子地址数据块存储方式包括单消息模式、双缓冲模式和循环缓冲模式[6]。本设计采用中断方式接收总线消息，具体的数据处理流程如图6所示。

5 结语

本文介绍了我国自主生产的BM3803处理器和1553B协议芯片B65170的特点，基于BM3803和B65170，设计了一种通用的1553B总线远程终端接口电路，具体讨论了B65170的初始化方法，实现了总线远程终端通信数据处理软件设计。实践证明，该设计具有通用性，能实现稳定可靠的1553B网络通信，具有工程应用借鉴意义。

参考文献

[1] 王文萱，翟正军.1553B总线处理器的比较分析与应用设计[J].微型机与应用，2016，35（8）：23-25.

[2] 航天时代电子公司772所.BM3803MGRH用户手册2017.05.02-V2.5[Z].

[3] 航天时代电子公司772所.辐射加固1553B远程终端控制器产品使用手册2017.01.010-V1.2[Z].

[4] MIL-STD-1553B Designers Guide[Z].Data Device Corporation.

[5] 邢秀琴，姚竹亭.基于1553B总线的通信接口及其应用[J].中北大学学报，2007，28（1）：91-94.

[6] 李改霞.1553B总线管理软件设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2017.