機載PD火控雷達系統1553B總線驅動層與傳輸層軟件界面分析
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多功能機載脈沖多普勒火控雷達（簡稱PD雷達）是航空電子系統的一個重要組成部分。由于其重要地位和綜合處理能力，一些作戰飛機直接以PD雷達為中心，為飛行員提供功能齊全、界面友好、制導精確的綜合化火控系統，因此現代化的PD雷達往往具有較為復雜的對外接口關系。另一方面，PD雷達需要從強雜波背景中提取目標回波信息，系統也具有相當復雜的內部接口關系。在PD雷達的研制中，內、外部通訊問題一直是影響系統開發的關鍵技術問題之一。解決通訊問題的有效手段便是在系統中廣泛采用總線技術，ARINC429總線、Q總線和位總線等通訊技術均已在國內外PD雷達系統中得到應用，而1553B總線則是80代以來在PD雷達中應用最為普遍的通訊技術。1553B總線通訊系統由一個總線控制器(Bus Controller, BC)和若干個遠程終端(Remote Terminal, RT)組成。BC實現整個總線系統的通訊調度和本節點與其它節點之間的通訊，RT僅實現本節點與其它節點之間的通訊，它們的通訊體系結構可以用圖1所示的5個層次來表示，某一層的服務就是該層及其以下各層的一種能力，它通過接口提供給更高的一層〔1〕，其中物理層主要指用于信息傳輸的物理媒體，即雙絞線和同軸電纜等；鏈路層實現在相鄰節點間的線路上以幀為單位的信息傳輸，主要包括實現1553B通訊協議的芯片及輔助電路；傳輸層實現以數據組或包為單位的信息傳輸；驅動層實現以報文為單位的信息傳輸；應用層通過控制調度驅動層實現不同節點上應用進程之間的信息傳輸。在此5個層次中，物理層和鏈路層屬于硬件范疇，傳輸層以上屬于軟件范疇。由于PD雷達計算機中包含多個CPU處理板，所以傳輸層軟件往往單獨駐留在專門的總線接口(Multiplex Bus Interface, MBI)板上，而驅動層軟件則駐留在被稱為宿主機的通用計算機上，它們體現了1553B總線通訊的主要特征，因此對此兩個層次之間的軟件界面進行深入細致的分析，對于設計高效可靠的總線通訊軟件尤為重要。
圖1 1553B總線通訊結構示意圖
本文首先介紹傳輸層軟件與驅動層軟件之間的接口區域——雙口區的硬件特性及數據結構，隨后分析總線通訊過程中的讀寫鎖機制、雙緩沖區機制和時鐘同步RTC機制，這些因素將決定總線通訊軟件的設計要點。
2 雙口RAM區
在機載PD雷達中，1553B總線驅動層與傳輸層軟件之間的信息交換與傳輸均通過雙口RAM(DRAM)進行。所謂雙口RAM實際上是兩個CPU（宿主機CPU與MBI板CPU）以相同或不同的數據地址讀取同一數據區的共享內存。圖2所示的便是若干個通過雙口RAM區連接的1553B總線節點。
圖2 1553B總線系統中的雙口RAM
雙口區的容量一般為8K×16位，通常被劃分為若干個功能區域，主要用于存放多路總線數據接收和發送到總線上的各種信息及總線協議執行過程中的通訊命令表，建立起總線上數據傳輸的雙向緩存機制，因此雙口區數據結構的分配和設計是否合理，將影響整個總線系統數據傳輸速率和效果。
3 雙口區數據結構
圖3 雙口區數據結構示意圖
圖3所示的就是雙口區的主要數據結構。由圖中可見，此數據區基本上是一個樹形結構，其中狀態區是結構中的樹根，由此可以引入兩個分枝，而總線通訊表分枝又可以引入數據發送和接收兩個枝葉，這樣便形成了驅動層和傳輸層軟件之間的控制、通訊和中斷的基本框架結構。
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