ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用2010，46(35)65
基于BU．61580的1553B总线接口MATCH_
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周远林1，吴 忠1，丑武胜2
ZHOUYuan-1inl，WUZhon91，CHOUWu—shen92
1．北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191
2一E京航空航天大学机器人研究所。北京100191
1．SchoolofInstrumentationScienceandOptoeleetroniesEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China
2．RoboticsResearchInstitute，BeihangUniversity，Beijing100191，Ch岫
E·mail：ymlqql77@163．com
ZHOUYuan-lla，Ⅵ哪Zhong，CHOUWu4heng．Deslgnof1553BbusinterfacebasedouBU-61580．ComputerEuglneer-
lagandAppHeaflons．2010．46(35)：65-68．
Abstract：Anefficientdesignof1553BbusinterfaceisproposedbasedOBprotocolchipandDSPcon岔oller．Theproposed
designusesBU-61580astheprotocolchipandTMS320F2812ashostprocessor，andinterfacesthemwithminimalgluelog-
ic．AccordinglyCPLDwhichWa$introducedaSlogicintegrationisnotneeded．Thisinterfacenotonlyisreal—time，highlyroll-
able，butalsohascompacthardwarestructures．Itismsmdandverifiedatremotetc卿ninalmodeasa血illustrationintheend．
Keywords：1553Bbus；interfacedesign；protocolchip；DigitalsignalProcessor(DSP)；rtYmotetermhlal
摘要：为提高1553B总线接口的实时性并简化接口逻辑，从总线接口的应用需求出发，设计了一种基于专用接口芯片和DSP控制器
的1553B总线接I：／。谈接口采用BU·61580作为协议引擎，采用TMS320F2812作为主处理器，只有少量的粘舍逻辑。元需CPLD印可
完威无缝衔接。该接口实时性好，可靠性高，硬件电路简单。以远程终端模式为例，对设计的1553B总线接口进行了测试验证。
关键词：1553B总线；接口设计；协议芯片；数字信号处理器：远程终端
DOh10．3778／j．iaan．1002·8331．2010．35．019文章编号：1002．8331(2010)35．0065-04文献标识码：A 中图分类号：TP336
MIL．STD一1553B是由美国在20世纪70年代提出的飞机内
部电子系统联网标准，由于具有可靠性高、实时性好、使用灵活等
优点，不但广泛应用于飞机、导弹、卫星、舰艇、坦克等航空、航
天、兵器领域，而且逐渐扩展到地铁交通控制等民用领域u_21。
在采用1553B总线的综合系统中，每一个分系统都必须
具有1553B总线接口才能完成分布式通信任务唧，因此。1553B
总线接口设计的重要性不言而喻。市面上常见的1553B接口
板卡，多用于测试和仿真场合，板卡本身不具备独立的通信管
理功能．而是通过PCI、CPCI等接口连接到上位机内，由上位
机软件控制板卡工作，适合作为总线控制器(Bc)或监测终端
(MT)。当用作远程终端(RT)时，除非终端系统采用具有PCI／
CPCI总线的嵌入式计算机结构，否则现有PCI、CFCI接口板卡
就显得不太适用。工程应用上通常要根据任务需求，专门开
发具有主处理器的接口电路。该接口一般由总线协议处理
器、主处理器以及粘合逻辑组成。
总线协议处理器通常采用专用接口芯片，用来实现协议
层的处理。目前使用较为广泛的接口芯片是DDC公司的
ACE系列芯片，其中尤以BU-61580最为著名。BU．61580是
一种全集成化多协议接口芯片，由两个低功耗的双端收发器、
协议逻辑、存储器管理逻辑、处理器接口逻辑及4K．x16内置共
享静态RAM以及直接面向主处理器的缓存接口组成。该芯
片集成了BC／RT／MT功能，具有灵活的存贮器，主处理器接口，
可扩展64Kxl6外部RAMt41。
总线接口的主处理器可以采用8位／16位／32位单片机、
ARM、DSP或CPU。文献[5J、文献【6】和文献【3]所设计的总线
接口就分别采用了以上三种不同的处理器作为控制核心。由
于具有更快的运算处理能力和更强的控制功能，DSP作为主
处理器有着明显的优势川。文献【3】选用的是n公司推出的新
一代32位定点DSP控制器TMS320F2812(以下简称F2812)。
该DSP主频达150MHz．具有可灵活配置的16位非复用扩展
总线接口‘tl，能实现与BU．61580的无缝连接。同时，具有丰富
的外设和通信接I：1，可用于同上位机或子系统通信，实现诸如
继电器控制子系统上电等功能。因此，特别适合作为接口电
路的控制核心。
本文从强调实时性和简化接口逻辑角度出发，采用
BU-61580作为协议引擎，以F2812为主处理器。设计实现
基金项目：国家自然科学基金(n"NationalNaturalScienceFoundationofChinaund盯GrantNo．60775051／10772011)。
作者俺介：周远林(1985．)．男，硕士研究生．主要研究领域为航天器控制系统技术。伺服控制技术；吴忠(1970．)，男，教授，博士生导师，主要研究
领域为航天器控制技术．伺服控制技术；丑武胜(1969．)。男，教授，博士生导师。主要研究领域为机器人控制技术，伺服控制技术。
收稿日期：2010．07．26謦回日期：2010-08-24
66 2010。46(35) ComputerEngineeringandApplications"计算机工程与应用
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圈1 BU-61580与控期核心硬件接口
1553B总线接口。该接口只有少量的粘合逻辑，无需CPLD即
可完成无缝衔接。文中给出了硬件电路的具体设计和RT模
式下接口程序的编写方法，最后对设计的总线接口进行了通
信测试验证。
l硬件电路设计
1553B总线接口硬件电路包括处理器接口电路和总线耦
合电路，以下分别从处理器接口电路、地址映射、电平兼容处
理以及总线耦合电路四方面进行具体设计。
1．1处理器接口电路
接口电路以F2812为控制核心，与协议引擎BU一61580
及外围辅助电路构成微计算机系统。BU．61580工作在16
位缓冲、非零等待模式下，相应的配置管脚应正确设置为高电
平或低电平：“16／8BIT*”、“ZEROWAIT*”、“POLAR”接高，
“TRANS队RENT／BUFFERED∥接低。5位终端地址RTAD4~
RTAD0及校验位RTADP可由跳线设定。F2812与BU-61580
间的硬件接口如图1所示。
1．2地址空间映射
F2812外部存储区域0跟区域l共享一个片选信号
XZCSOANDI*，将其作为BU．61580的STRBD*与SELECT*使
能信号，地址线A12用作寄存器／共享RAM的选择，此时
BU．61580内部空间在F2812上区域o／1内是重复映射的：寄存
器映射到区域0／1的低4K地址空间0x2000,,,0x201F／0x4000．-
0x401F；共享RAM映射到高4K地址空间0x3000,-,0x3FFF／
Ox5000--0x5FFF。
需要注意的是，根据主处理器对BU．61580的访问时序要
求，两次访问之间应保证最大30nS的时间间隔。从硬件设计
角度考虑，可由F2812的XWE*、XRD*及XZCSOANDl+产生
BU．61580的选通信号(XWE*·XRD*+XZCSOANDl‘)，再通
过适当配置区域0／l访问时序的跟踪周期数设定两次连续访
问的间隔。但由此增加了逻辑译码。本文从简化接I=I逻辑角
度出发，直接使用XZCSOANDI*作为选通信号，将从软件设计
上解决访问时间间隔问
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
。
1．3电平兼容处理
BU-61580是5V器件，而1：2812是3．3v器件，混合供电的
系统需要注意电平兼容性问题。F2812的Io管脚输出为3．3V
CMOS电平，耐压范围一0．3．4．6V。由于逻辑电平匹配，因
此DSP的输出信号可以直接驱动BU．61580管脚；但因DSP不
能承受5V输入电压，因此BU．61580输出给DSP的信号需要
采用能够承受5V输入的3．3v器件进行电平隔离。具体信号
连接处理如下：
(1)接口电路的16位数据总线为双向传输。使用电平转换
芯片74LVTHl6245实现逻辑电平兼容。74LVTHl6245是TI公
司生产的16位3态总线收发器，3．3V供电，可耐压5．5V输
入。数据传输方向由DSP的XD／W*信号控制。
(2)DSP访问BU一61580用到的13位地址总线、片选
XZCSOANDI*和读写XD／W*信号，可直接连接到BU-61580。
(3)BU．61580产生的握手信号READYD*同F2812的
XREADY输入逻辑相反，需用非门进行逻辑粘接。采用的
74LVT04是6反相器，3．3V供电，输入端可承受电压范
围旬．5一+7．0V，此处用来实现逻辑反相和电平隔离。
’ 以上所有电平隔离器件引起的信号延迟均小于5ns，故不
影响处理器对BU．61580的访问时序。
1．4总线耦合电路
BU．61580与1553B总线的连接如图2所示。接口芯片采
用了BU．61580S3．110，+5V单电源供电，与之对应的直接耦
合，变压器耦合变压器，选用HOLT公司的PM．DB2725，变压比
I：2．5／1：1．79。A／B通道可通过跳线选择直接耦合或变压器耦
合的方式与总线进行耦合。直接耦合方式下短截线(Stub)的
长度应不超过0．3m，变压器耦合允许最大长度为6m。
E口RXA
E“RXA
B【卜61580S3
Tx很X^
_玎【很XA
TRANSFORMER
图2 BU-61580S3与1553B总线的栩合电路
B
A
B
B
万方数据
周远林，吴忠，丑武胜：基于BU一61580的1553B总线接口设计2010，46(35)67
2软件接口设计
F2812通过握手方式访问BU．61580，并响应其中断申
请。F2812上电初始化时需要进行相应配置：采样握手信号并
设为同步模式；中断输入xINTl配置为下降沿触发。考虑到
BU．61580的访问时序要求，接口程序编写时采用NOP指令间
断F2812对BU．61580的连续访问，以保证两次访问之间具有
不小于30嬲的时间间隔，防止读写失败。
随着BU-61580软件复位完成，通过配置相应寄存器和初
始化内部共享RAM。接口芯片进入BC、RT或MT模式，此后
软件的工作类似，主要是填充和读取接口芯片RAM空间。以
下重点讨论RT模式时终端接口程序的编写。主程序对1553B
信息的处理采用中断处理方式。软件流程如图3所示。
2．1接口芯片的复位及初始化
电路上电后，首先会保持MSTCLR*置低一段时问，使
BU-61580硬件复位。此后F2812可通过设置启动馒位寄存
器．对BU．61580进行软件复位。对于RT模式，初始化内容包
括配置相应寄存器，初始化相应子地址查询表及子地址控制
字，设置非法指令区等。具体流程如下一，：
(i)设置启动／复位寄存器，软件复位接口芯片。
(2)设置配置寄存器3最高位。进入增强模式。
(3)设置中断屏蔽寄存器，使能子地址控制字中断(可根
据远程终端通信需要，选择使能不同中断类型)。
(4)设置配置寄存器2，进入增强型RT存储管理模式，使
能接收子地址双缓冲，使能忙位查询表，设置低电平中断并使
能中断状态寄存器自动清零。
(5)设置配置寄存器3，使能增强型模式命令操作。
(6)初始化堆栈区。清零用于存放消息块状态字的地址空
间，并初始化堆栈指针使之指向栈顶。
(7)初始化模式码中断表。
(a)主程序流程图
(8)初始化子地址查询表，为节约存储空间，对未使用的
子地址，可分配一个共用存储区。发送、接收可指定为同一数
据块，或发送、接收各指定一个数据块。
(9)设置子地址控制字，为每一个子地址指定中断条件和
消息存储模式。
(10)初始化于地址忙位表，在系统完成初始化前，可全部
设成“忙”。
(II)设置非法指令区。
(12)最后设置配置寄存器l。进入RTI作方式，至此完成
配置，开启RT。
在完成接口芯片初始化后，当RT的子系统通过上电自
检，处于工作状态后，主处理器将子地址忙位表中的接收部分
清零，此后终端处于在线状态，可实时响应BC控制器发出的
消息命令并接收和下发总线数据。
2．2终端设备接收数据过程
当BU．61580收到来自1553B总线的与本地址相关的消息
时，若符合中断条件，将向F2812
申请
关于撤销行政处分的申请关于工程延期监理费的申请报告关于减免管理费的申请关于减租申请书的范文关于解除警告处分的申请
中断，由F2812进行消息
处理。中断处理程序中F2812首先读取BU．61580的中断状态
寄存器．判断是否干扰引起的误中断；读消息描述符中的消息
块状态字，判断是否非法指令；读RT状态字寄存器，判断是否
子地址忙。最后读消息描述符中命令字的T瓜·位，判断收
发。当判断为接收命令时，根据消息描述符中的数据块指针．
找到接收数据块并保存数据至F2812，接收数据包个数加1，退
出中断。主程序中判断接收数据包个数不为零时，将接收数
据包个数清零，同时按约定执行接收到的数据所定义的指令
并将数据发送至子系统。
2．3终端设备上传数据过程
由于RT不具有发起总线消息的权限，形如RT---,BC、RT一
图3 1553B接口程序诫程图
(b)中断程序流程图
万方数据
68 2010，46(35) ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用
RT以RT作为数据源的消息格式的组织，即RT上传数据的过
程。相比接收数据较为复杂。总线控制器组织传输的消息，分
为周期性消息和非周期性消息嘲。对RT子系统周期性上传的
数据，主处理器首先将数据填充至BU-61580内相应子地址发
送数据缓冲区，设置发送数据包个数，并将对应的子地址“发
送忙”位清零，等待BC取走数据。当对应的子地址产生发送
中断时，表明数据已完成上传，主处理器在中断处理程序中将
发送数据包个数减1并在个数为零时将“发送忙”位重新置
“1”．用于告诉BC当前时刻RT子系统没有更新数据。对于非
周期性消息，BC在原有周期性消息的间歇，增加要求RT发送
矢量字的模式命令。如BC以低于10Hz的频率向RT发送询
问指令，被查询的RT若有事件请求，就将矢量字置位，BC根
据RT发送的矢量字来组织消息，处理该事件。RT在判断事件
请求被响应后，则将矢量字复位。
1553B总线系统着重强调系统的实时性、高可靠性以及故
障诊断和管理功能。如何对传输的消息块进行合理组织。是
BC端传输层软件设计优化重点讨论的内容oD】，在此不赘述。
3总线接口的实验测试与验证
按照上文所述方法设计实现的1553B总线接口电路实物
如图4所示。板上除1553B总线接口外，还有经光耦隔离的数
字I／O、利用PWM实现的D／A输出以及SCI、SPI、CAN总线
口，可实现1553B—scI／s刚cAN总线通信转接和子系统管理
等功能。为验证设计的可行性，使用某型号PCI--1553B接口
板卡，配合上位机作为总线控制器，对该总线接口实现的远程
终端进行通信测试。考虑到实际1553B总线的搭建成本较
高，因而测试时采用了“仿真总线”的连接形式．即将BC、RT的
总线信号线直接连接，并在两根差分信号间跨接与总线端接
电阻等效阻值的电阻。具体参见手册[3]中相关内容。
图4 1553B总线接u电路
如图5所示．使用接口板卡的上位机软件组织通信测试，
内容包括模式命令终端控制和数据收发测试，具体流程如下：
(1)沿A通道发送模式命令“复位终端”。
(2)沿A通道发送模式命令“发送状态字”，确认终端返回
状态字；再一一向所有其他终端地址发送模式命令“发送状态
字”，确认当前终端不响应(软件界面的消息状态显示为“错误”)。
(3)沿A通道向终端发送随机测试数据，然后接收所发送
的测试数据，比较是否一致。
(4)沿B通道重复(1)～(3)操作。 ·
(5)沿A通道发送模式命令“关闭发送器”，再沿B通道发
送模式命令“发送状态字”，确认B通道发送器已关闭(终端不
响应)；再由A通道解锁发送器，确认B通道发送器解锁。
(6)由B通道关闭和解锁发送器，确认A通道发送器关闭
和解锁操作正确。
测试结果显示该远程终端能正确响应接口板卡发出的控
制命令，并能实时接收和上传数据。
目前该总线接口实现的远程终端已成功应用到某项目中
并初步完成验收。在同测试设备的多次联机调试中，RT终端
系统与BC总线控制板卡之间实现了高效、可靠的数据通信。
lit5 1553B总线接u喇试
4结论
本文从
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
1553B总线接口的应用需求出发，总结现有总
线接口设计思路，对基于DSP和专用接口芯片的1553B总线接
口进行了简化设计。以F2812为控制核心，利用Bu．61580作为协
议处理器设计的1553B总线接口实时性好。可靠性高，硬件电
路简单．应用范围广。文中给出的硬件电路设计方法和接口
程序编写流程，对1553B总线接口设计具有普遍的借鉴意义。
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万方数据
基于BU-61580的1553B总线接口设计
作者： 周远林， 吴忠， 丑武胜， ZHOU Yuan-lin， WU Zhong， CHOU Wu-sheng
作者单位： 周远林,吴忠,ZHOU Yuan-lin,WU Zhong(北京航空航天大学,仪器科学与光电工程学院,北京
,100191)， 丑武胜,CHOU Wu-sheng(北京航空航天大学,机器人研究所,北京,100191)
刊名： 计算机工程与应用
英文刊名： COMPUTER ENGINEERING AND APPLICATIONS
年，卷(期)： 2010,46(35)
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