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設(shè)計(jì)了基于PCI總線的1553B總線接口驅(qū)動(dòng)軟件, 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境為Windows XP加RTX實(shí)時(shí)擴(kuò)展模塊, 保證了總線接口驅(qū)動(dòng)軟件的實(shí)時(shí)性和容錯(cuò)性。

MIL-STD-1553B為美國(guó)國(guó)防部制定的國(guó)內(nèi)、國(guó)際陸、海、空三軍和航天工業(yè)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)總線，為電子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)信息傳輸和互聯(lián)接口系統(tǒng)。這種數(shù)據(jù)總線被用來(lái)為各種系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)和信息的交換提供媒介，它類似"局域網(wǎng)或LAN"。總線的傳輸速度為每秒1M 比特，字的長(zhǎng)度為20 個(gè)比特，數(shù)據(jù)有效長(zhǎng)度為16 個(gè)比特，信息量最大長(zhǎng)度為32 個(gè)字，傳輸方式為半雙工方式，傳輸協(xié)議為命令/響應(yīng)方式，故障容錯(cuò)有典型的雙冗余方式，第二條總線處于熱備份狀態(tài)，信息格式有BC 到RT、RT 到BC、RT 到RT、廣播方式和系統(tǒng)控制方式；能掛31 個(gè)遠(yuǎn)置終端，終端類型有總線控制器（BC）、遠(yuǎn)置終端（RT）和總線監(jiān)聽(tīng)器（BM），幀傳輸方式可分為兩部分：幀傳輸方式和廣播幀傳輸方式。在幀傳輸方式中有六種幀傳輸格式，分別為BC 到RT、RT 到BC、RT 到RT 和命令模式三種，傳輸過(guò)程中各種字所需的時(shí)間：命令字、狀態(tài)字和數(shù)據(jù)字均為20 微秒，響應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)為12 微秒。不同幀與幀之間傳輸是有時(shí)間間隔的，一般時(shí)間間隔為10 到30 微秒，傳輸媒介為屏蔽雙絞線。

RTX 是美國(guó)Ardence公司開(kāi)發(fā)的Windows平臺(tái)的硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)，可以為用戶提供優(yōu)秀的實(shí)時(shí)控制性能，高效的可擴(kuò)展性及穩(wěn)定性。RTX 被設(shè)計(jì)為Windows上的一個(gè)實(shí)時(shí)的擴(kuò)展子系統(tǒng)，其本身并不是一個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng)。RTX 提供了對(duì)IRQ、I/O、內(nèi)存的精確控制，以確保實(shí)時(shí)任務(wù)執(zhí)行時(shí)具有100%的可靠性。由于RTX的操作均在Ring 0 級(jí)實(shí)現(xiàn)，可以在保證最高性能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)最少的配置操作。RTX支持30KHz的持續(xù)中斷觸發(fā)速度，平均IST延遲小于1微秒。RTX 與Windows 系統(tǒng)無(wú)縫地結(jié)合在一起，可以利用Windows 系統(tǒng)的各種優(yōu)勢(shì)。包括大量標(biāo)準(zhǔn)的API函數(shù)；高效的內(nèi)存管理機(jī)制；以及各種Windows 下的通用資源。RTX 應(yīng)用程序在開(kāi)發(fā)階段運(yùn)行于系統(tǒng)的Ring 3 級(jí)別；一旦開(kāi)發(fā)者完成了調(diào)試工作，RTX 應(yīng)用程序?qū)⒈徊渴鸬絉ing 0 級(jí)別以提供最好的時(shí)間響應(yīng)特性。其他的Windows 擴(kuò)展不具備這種能力。作為一個(gè)完全的Windows 擴(kuò)展系統(tǒng)， RTX 子系統(tǒng)(RTSS， Real-time Sub-system )擁有精確高速的任務(wù)調(diào)度器，同時(shí)支持基于優(yōu)先級(jí)和時(shí)間片輪詢兩種調(diào)度算法。RTX最高支持1000個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程下可以運(yùn)行的線程數(shù)不受限制。128個(gè)優(yōu)先級(jí)可以滿足幾乎所有用戶的編程需要，RTX調(diào)度器可以確保線程切換時(shí)間保持在500納秒到2微秒之間。通過(guò)應(yīng)用高速的IPC信息和同步機(jī)制，RTX 可以實(shí)現(xiàn)和Windows之間的數(shù)據(jù)通訊。精確的時(shí)間執(zhí)行機(jī)制對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)至關(guān)重要，通過(guò)選用適合的時(shí)鐘，RTX 的時(shí)鐘分辨率可以達(dá)到100納秒，并且不會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。其定時(shí)器周期最低可以做到1000、500、200、100微秒。作為Windows 的擴(kuò)展子系統(tǒng)，除了借助Windows 的資源外，RTX還可以獨(dú)立存在，即使在Windows 系統(tǒng)呈現(xiàn)藍(lán)屏?xí)r，RTX 依然可以健壯地運(yùn)行。

- RTX實(shí)時(shí)擴(kuò)展子系統(tǒng)架構(gòu)

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- 基于RTX下的PCI總線1553B模塊驅(qū)動(dòng)程序主要開(kāi)發(fā)步驟

采用基于PCI總線QPCX-1553板卡開(kāi)發(fā)，下圖是QPCX-1553B板卡的部分寄存器功能。

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根據(jù)板卡說(shuō)明書(shū)，通過(guò)對(duì)PCI總線的枚舉獲取QPCX-1553板卡基地址，控制寄存器，中斷號(hào)等信息，程序如下

PCI_SLOT_NUMBER SlotNumber;

PPCI_COMMON_CONFIG PciData;

UCHAR buffer[PCI_COMMON_HDR_LENGTH];

ULONG uTemp = 0;

USHORT IoBase;

int vendorID;

int deviceID;

PCHAR vBAR0=NULL, vBAR1 = NULL; // pointer virtual memory addresses

vendorID=0x13c6;

deviceID=0x1556;

以上代碼通過(guò)RtGetBusDataByOffset函數(shù)來(lái)枚舉計(jì)算機(jī)上的所有PCI總線槽，每個(gè)槽上插的PCI板卡信息讀取放在PciData結(jié)構(gòu)體里，根據(jù)(PciData->VendorID==vendorID)和(PciData->DeviceID==deviceID)來(lái)找到我們的板卡，這里我們的1553B板卡的vendorID為0x13c6，deviceID為0x1556，這樣確定我們的板卡。根據(jù)板卡手冊(cè)確定我們板卡的8MB內(nèi)存空間,基地址存放在PLX9056的BAR2里面，及在結(jié)構(gòu)體的位置為PciData->u.type0.BaseAddresses[2]，獲取基地址后，通過(guò)RtMapMemory（）函數(shù)映射成我們應(yīng)用程序可以訪問(wèn)的指正，通過(guò)這個(gè)指針實(shí)現(xiàn)對(duì)板卡各個(gè)寄存器的操作。RTX環(huán)境下具有直接訪問(wèn)內(nèi)存和IO的能力，中斷服務(wù)線程直接響應(yīng)物理中斷號(hào)，不需要中斷的中轉(zhuǎn)，板卡中斷服務(wù)函數(shù)綁定使用以下函數(shù):

HANDLE RtAttachInterruptVector(

PSECURITY_ATTRIBUTES pThreadAttributes,

ULONG StackSize,

VOID (RTFCNDCL *pRoutineIST)(PVOID ContextIST),

PVOID ContextIST,

ULONG Priority,

INTERFACE_TYPE InterfaceType,

ULONG BusNumber,

ULONG BusInterruptLevel,

ULONG BusInterruptVector);

數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)議是指對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募s定，包括定時(shí)、控制、格式化和數(shù)據(jù)表示方法等。1553B總線采用指令/響應(yīng)型通信協(xié)議，它有三種終端類型：

(A) 總線控制器（BC）,它是在總線上惟一被安排為執(zhí)行建立和啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的終端。

(B) 遠(yuǎn)程終端（RT）它是用戶子系統(tǒng)到數(shù)據(jù)總線上的接口，它在BC的控制下提取或吸收數(shù)據(jù)。

(C) 總線監(jiān)視器（MT）,它是監(jiān)控總線上的信息傳輸,以完成對(duì)總線上的數(shù)據(jù)源進(jìn)行紀(jì)錄和分析，但它本身不參與總線通信

根據(jù)1553B總線協(xié)議和QPCX-1553B板卡的寄存器功能，在RTX下實(shí)現(xiàn)編寫(xiě)QPCX-1553B的以下功能和函數(shù)

--BM功能流程圖

根據(jù)BM的流程，實(shí)現(xiàn)以下各個(gè)功能函數(shù)：

初始化卡：BusTools_API_InitExtended()

BM初始化卡： BusTools_BM_Init()

設(shè)置總線方式：BusTools_SetInternalBus()

設(shè)置信息分配：BusTools_BM_ MessageAlloc()

設(shè)置時(shí)間模式：BusTools_TimeTagMode ()

設(shè)置濾波參數(shù)：BusTools_BM_FilterWrite()

耦合方式和電壓：BusTools_SetVoltage（）

動(dòng)BM工作：BusTools_BM_StartStop()

獲取總線消息：BusTools_BM_MessageRead()或者BusTools_BM_MessageReadBlock()

停止BM工作： BusTools_BM_StartStop()

板卡下電：BusTools_API_Close()

--RT功能流程圖

根據(jù)RT的流程，實(shí)現(xiàn)以下各個(gè)功能函數(shù)：

初始化卡：BusTools_API_InitExtended()

設(shè)置總線方式：BusTools_SetInternalBus()

設(shè)置RT有廣播方式：BusTools_SetBroadcast()

設(shè)置子地址模式碼方式：BusTools_SetSa31 ()

RT初始化卡： BusTools_RT_Init()

設(shè)置模擬RT：BusTools_RT_AbufWrite ()

開(kāi)收/發(fā)緩沖區(qū)：BusTools_RT_CbufWrite ()

置模擬RT發(fā)送的消息： BusTools_RT_MessageWrite ()

啟動(dòng)RT工作： BusTools_RT_StartStop ()

讀模擬RT的消息： BusTools_RT_MessageRead ()

停止RT工作： BusTools_RT_StartStop ()

板卡下電：BusTools_API_Close()

--BC功能流程圖

根據(jù)BC功能的流程，實(shí)現(xiàn)以下各個(gè)功能函數(shù)：

初始化卡：BusTools_API_InitExtended()

初始化BC功能： BusTools_BC_OneShotInit()

設(shè)置耦合和輸出電壓：BusTools_SetVoltage()

開(kāi)始BC消息傳輸： BusTools_BC_OneShotExecute()

板卡下電：BusTools_API_Close()

基于RTX的1553B總線接口驅(qū)動(dòng)軟件具備與標(biāo)準(zhǔn)Windows驅(qū)動(dòng)軟件高度的一致性，同時(shí)具備強(qiáng)大的實(shí)時(shí)性和容錯(cuò)性，在某xx導(dǎo)彈單元測(cè)試儀中經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，滿足了項(xiàng)目的使用，取得了很好的效果。

● 國(guó)防安全和軍事工程

● 航空和航天仿真系統(tǒng)

● 分布式實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)

● 實(shí)時(shí)仿真測(cè)試系統(tǒng)

● 飛行模擬器顯控系統(tǒng)

● 分布式實(shí)時(shí)仿真和轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)