找资料总结1553B总线协议知识和HI-1575数据手册

2016-07-08

从网上找资料总结1553B总线协议知识和HI-1575数据手册

1 1553B总线特点

传输速率：1Mbit/s字长度20bit包括同步域3bit，消息块16bit，奇偶位1bit。信息量最大长度32个字。

传输方式：半双工方式。

传输协议：命令/响应方式。

故障容错：双冗余方式，第二条处于热备份状态。

信息格式：BC->RT  RT ->BC  RT-> RT 广播方式和系统控制方式。

远置终端：可以挂 31 个远置终端，类型有总线控制器（BC）、远置终端(RT)和

总线监听(BM)。

传输媒介：屏蔽双绞线。

耦合方式：直接耦合和变压器耦合。

1553B总线是一种集中式的时分串行总线，其主要特点是分布处理、集中控制和实时响应。其可靠性机制包括防错功能、容错功能、错误的检测和定位、错误的隔离、错误的校正、系统监控及系统恢复功能。采用双冗余系统，有两个传输通道，保证了良好的容错性和故障隔离。综合起来1553B总线有以下几个特点： 　　
　　一是实时性好，1553B总线的数据传输率为1Mbps，每条消息最多包含32个字，传输一个固定不变的消息所需时间短。数据传输速率比一般的通讯网高。 　　
　　二是合理的差错控制措施和特有的方式命令，为确保数据传输的完整性，1553B采用了合理的差错控制措施――反馈重传纠错方法。当BC向某一RT发出一个命令或发送一个消息时，终端应在给定的响应时间内发回一个状态字，如果传输的消息有错，终端就拒绝发回状态字，由此报告上次消息传输无效。而特有的方式命令不仅使系统能完成数据通讯控制任务，还能检查故障情况并完成容错管理功能。
　　三是总线效率高， 总线形式的拓扑结构对总线效率的要求比较高，为此1553B对涉及总线效率指标的某些强制性要求如命令响应时间、消息间隔时间以及每次消息传输的最大和最小数据块的长度都有严格限制。　　
　　四是具有命令/响应以及“广播”通讯方式，BC能够以“广播”方式向所有RT发送一个时间同步消息，这样总线上的所有消息传输都由总线控制器发出的指令来控制，相关终端对指令应给予响应并执行操作。这种方式非常适合集中控制的分布式处理系统。但1553B 总线价格高昂，限制了它在工业领域的普遍性应用。

2 1553B消息传输机制

1553B总线上的信息是以消息(Message)的形式调制成曼彻斯特后进行传输的。每条消息最长由32个字组成，所有的字分为三类：命令字、数据字和状态字。每类字的长度为20位，有效信息位是16位，每个字的前3位为单字的同步字头，而最后1位是奇偶校验位。有效信息(16位)及奇偶校验位在总线上以曼彻斯特形式传输，传输一位的时间为1 uS(即码速率为1MHz)。在同步域中（第1到第3位）1个半比特位为高电平，1个半比特位为低电平；命令字和状态字杂子同步域中相同，先高电平再低电平；而数据字则相反，先低电平再高电平。

图2.1 三类字的各位定义

这三种类型的字中，命令字位于每条消息的起始部分，其内容规定了该次传输的具体要求。状态字只能由RT发出，它的内容代表RT对BC发出的有效命令的反馈。BC可以根据状态字的内容来决定下一步采取什么样的操作。数据字既可以由BC传输到某RT，也可以从某RT传输至BC，或者从某RT传输到另一RT，它的内容代表传输的数据。

1553B总线上消息传输的过程是：总线控制器向某一终端发布一个接收/发送指令，终端在给定的响应时间范围内发回一个状态字并执行消息的接收/发送。BC通过验收RT回答的状态字来检验传输是否成功并做后续的操作。如图2.2所示。

图2.2 1553B消息传输形式

BC->RT：总线控制器向远程终端发出一个接收指令及数据字, 远程终端回送一个状态字,指令字和数据字没有间隔的连续发送。

RT->BC：总线控制器向远程终端发出一个发送指令, 远程终端回送一个状态字后, 继之以规定数目的数据字、状态字和数据字没有间隔地连续发送。

RT->RT：总线控制器向远程终端 a 发出一个接收指令, 紧接着向远程终端 b 发出一个发送指令, 远程终端 b 发出一个状态字, 继之以规定数目的数据字、状态字和数据字没有间隔地连续发送。远程终端 a 接收到数据字后, 回送一个状态字。

消息是构成1553B总线通讯的基本单位，如果需要完成一定的功能，就要将多个消息组织起来，形成一个新的结构叫做帧(Frame)。帧的结构见图2.2。在图中，完成一个消息的时间称为消息时间，两个消息之间的间隔称为消息间隔时间，完成一个帧的时间称为帧时间。在实际应用中这三种时间都是可以通过编程设置的。

图2.2 消息结构

3 HI1575芯片

3.1 芯片介绍

HI1575是一片支持曼彻斯特Ⅱ的编解码并且设计符合MIL-STD-1553规定的芯片。允许用户通过此芯片发送和接收双重MIL-STD-1553数据总线的命令字和数据字。一次写循环传输一个字到HI-1575，被写的这个字通过HI-1575的编码和奇偶校验后传输到选定的MIL-STD-1553数据总线。消息的传输就是通过多次写循环来完成的。所有活动的MIL-STD-1553数据总线都在被监控，当HI-1575编码一个字的时候，会产生一个硬件中断，消息会被解码并且保存到内部的两个寄存器中，这个消息会被主控制器读取。内部状态模式寄存器表明总线接收到的字有数据字或者命令字同步。

3.2功能介绍

图3.1 HI1575简单结构

图3.2 SAM寄存器

 

发送过程：数据字从MIL-STD-1553B传输到芯片TX寄存器时，，，REG需要输入低电平。逻辑或输入引脚和SAM寄存器的第五位（CHAN）决定了字是从总线A输出还是总线B输出，设置引脚和SAM寄存器的第五位（CHAN）为0则选择总线A，设置为1则选择总线B。逻辑或引脚SYNC和SAM寄存器的第四位（TXSYNC）决定了在MIL-STD-1553上传输的内容是命令字还是数据字，设置SYNC为1则产生一个命令字同步传输，设置SYNC为0则选择一个数据字同步传输。而且，SYNC引脚是一个双向引脚，它被视为16位（D15:D0）数据总线的一个I/O开关。HI-1575会自动计算正确的字传输到总线，每个字被MIL-STD-1553总线标记为奇校验。当传输连续的字时，后一个字写入TX寄存器的时间应该在前一个字写入后的3.5us-18.5us之间，SAM寄存器的15位（SENDDATA）在这个时间内被置为高电平，用来做标志，表明HI-1575准备接收下一个数据。当传输的消息超过三个或者更多字的时候，第三个字和随后字的写入操作应该发生在20us以后，这是为了避免数据在没有转移到发送转移寄存器中而被新数据覆盖。

图3.3 HI-1575数据发送过程

发射输出与MIL-STD-1553总线的连接不是直接耦合就是变压器耦合，两种耦合方式都会使MIL-STD-1553总线产生一个7.5V的正常逻辑电压。禁止发送操作需要向SAM寄存器的第0位或者1位（TXDISA,TXDISB）写1。当发送被禁止了的时候，主控制器工作正常，但是BUSA和引脚没有输出。

接收过程：HI-1575的两个接收器都在监控所有MIL-STD-1553数据总线，Bi-phase和发送器一样接收直接耦合或者变压器耦合的MIL-STD-1553总线上的数据。每一个接收器通过驱动一个滤波器和比较器后把数据送去编解码。逻辑解码器通过检查，分析，计算，解码进来的字，如果MIL-STD-1553总线上一个有效的字被接收后，RCVA或者RCVB输出置为高电平，16位接收的字被传输到RXA或者RXB寄存器，若是解码错误，HI-1575的错误输出被置位高电平，若果说接收字发生了编解码错误，那么SAM寄存器的第10位或者14位被置为高电平，相应的RCVA或者RCVB引脚没有输出。为了减少HI-1575引脚的连接，也可以从SAM寄存器的7位和11位来读取RCVA和RCVB的状态。主机接收字通过HI-1575的RXA或者RXB寄存器，读数据字的时候置低，置高，REG置低。SYNC表明接收的是命令字（SYNC = 1），还是数据字（SYNC = 0）。SAM寄存器的第8位和第12位（RSYNCA和RSYNVB）保持最后一个总线接收的同步值。SAM寄存器的第2位和第3位（RENA,RENB）分别使能两个接收器。对RENA写1则使能接收器A，对其写0则禁止接收器A。REBB对应与接收器B。

图3.4 HI-1575接收过程

 

因为每一个接收器内部连接它的发射器，当有字从总线MIL-STD-1553上发送到HI1575上时，会接收在同一个通道，这一个特征使得各个终端可以实现自检功能。