一种1553B通信总线消息监听板卡的制作方法

本发明涉及电子信息通信技术领域，具体为一种1553b通信总线消息监听板卡。

背景技术：

1553b通信总线是航空航天领域中最常用的通信总线，它使航空航天设备和电子信息子系统间信息实现了安全稳定的传输，在相当多的应用场合中，它是各航空航天设备和电子信息子系统间的唯一交互总线，在航空航天领域起着至关重要的作用。

1553b通信总线中有且仅有一个总线控制器节点bc，多个远程终端节点rts，总线上消息的传输均通过总线控制器节点bc发起，远程终端节点rts响应各种总线命令及完成相关交互操作。由于1553b通信总线中传输的各条消息是总线控制器节点bc和远程终端节点rts之间交互操作的重要依据，工程设计人员往往能从这些消息中找到相关时刻的通信数据进行分析、排查和故障定位，而总线控制器节点bc和远程终端节点rts的状态具有实时性，因此不利于过往时刻1553b通信总线消息的记录。一般在1553b通信总线系统设计中也不会考虑用总线控制器节点bc和远程终端节点rts来记录总线消息，这样做增加了系统设计的难度不说，还会降低总线控制器节点bc和远程终端节点rts的执行效率，对整个航空航天设备和电子信息子系统带来负担。

因此，在1553b通信总线中应用消息监听的技术手段，对1553b通信总线中传输的消息进行记录，可以更好的帮助工程技术和开发人员完成1553b通信总线系统的设计、排故和功能实现。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种1553b通信总线消息监听板卡，以解决上述背景技术中提出工程技术和开发人员在设计、排查和故障定位1553b通信总线设备或电子信息子系统时，没有过往消息数据或消息数据不全、时间跨度不够的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种1553b通信总线消息监听板卡，其特征在于：包括电源控制模块、1553b协议接口模块、主控模块以及串口通信接口模块；

所述1553b协议接口模块提供板卡与1553b通信总线的接入接口，监听并记录1553b通信总线上传输的消息后提供中断信号给主控模块；

所述主控模块控制1553b协议接口模块正常启动和运行于监听模式，接收1553b协议接口模块提供的中断信号后读取监听到的消息并上传给串口通信接口模块；

所述串口通信接口模块为板卡提供的外接通信接口，外部硬件可通过该接口收集板卡所上传的1553b通信总线上传输的消息，可以选择接入串口模块的形式为rs422、rs485或ttl电平串口方式；

所述电源控制模块、1553b协议接口模块、主控模块以及串口通信接口模块集成于同一pcb板卡上。

优选的，所述电源控制模块包括电源调整电路一和电源调整电路二，所述电源调整电路一将5v直流输入调整为3.3v直流输出供主控模块、1553b协议接口模块和串口通信接口模块使用；所述电源调整电路二将5v直流输入调整为1.9v直流输出供主控模块使用。

优选的，所述1553b协议接口模块包括一个芯片、一个有源晶振、一个隔离变压器和若干电容电阻外围器件，所述的芯片为1553b协议接口的芯片，所述有源晶振的输出为芯片提供时钟信号，且芯片通过隔离变压器与1553b通信总线耦合连接，用以监听1553b通信总线上传输的消息。

优选的，所述主控模块包括一个控制芯片、一个无源晶振以及若干电容电阻外围器件，所述控制芯片通过嵌入式软件设置将无源晶振的输出倍频至150mhz，控制芯片通过xintf接口、相关io引脚及中断引脚与1553b协议接口模块中的芯片连接。

优选的，所述串口通信接口模块包括两个电平转换芯片以及若干电容电阻外围器件，两个所述电平转换芯片的输入端分别与主控模块中控制芯片的sci外设引脚相接，两个电平转换芯片的输出端经相关电阻调整后转化为tx+、tx-、rx+和rx-的四个接口设置在pcb板卡上供外部硬件接入使用。

优选的，所述电源调整电路一包括一个ldo可调电源控制芯片，ldo可调电源控制芯片输入端通过一个钽电容和一个陶瓷电容连接至5v电源端，输出端接有一个钽电容和一个陶瓷电容，所述ldo可调电源控制芯片的反馈端和调整端连接有两个电阻。

优选的，所述电源调整电路二包括一个ldo可调电源控制芯片，所述ldo可调电源控制芯片输入端通过一个钽电容和一个陶瓷电容连接至5v电源输入端，输出端接有一个钽电容和一个陶瓷电容，所述ldo可调电源控制芯片的反馈端和调整端连接三个电阻。

优选的，电源调整电路一和电源调整电路二的输入端连接在一起，通过一个功率电感共用5v输入电源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明，用于监听和记录1553b通信总线中传输的消息，解决了工程技术和开发人员在设计、排查和故障定位1553b通信总线设备或电子信息子系统时，没有过往消息数据或消息数据不全、时间跨度不够的问题，降低了设计、排查和故障定位的难度，减少了时间成本，加快了开发进度。

附图说明

图1为本发明功能框图；

图2为本发明电源控制模块原理图；

图3为本发明1553b协议接口模块原理图；

图4为本发明主控模块原理图；

图5为本发明串口通信模块原理图；

图6为本发明主控模块软件流程图。

图中：1、电源调整电路一；2、电源调整电路二。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种1553b通信总线消息监听板卡。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本实施例提供了本发明包括电源控制模块、1553b协议接口模块、主控模块以及串口通信接口模块；电源模块由直流5v电源提供输入，分别经过电源调整电路一1和电源调整电路二2将5v直流调整为3.3v和1.9v供板卡上的模块使用

参阅图1，1553b协议接口模块提供板卡与1553b通信总线的接入接口，其中，1553b协议接口模块通过隔离变压器耦合到1553b通信总线上，且受主控模块控制工作于监听模式，负责监听1553b通信总线中传输的消息，监听并记录1553b通信总线上传输的消息后提供中断信号给主控模块；

所述主控模块控制1553b协议接口模块正常启动和运行于监听模式，接收1553b协议接口模块提供的中断信号后读取监听到的消息并上传给串口通信接口模块；主控模块通过xintf接口、io及中断引脚和1553b协议接口模块连接，控制1553b协议接口模块启动及工作在监听模式下，在1553b协议接口模块接收到监听消息后，主控模块将读取监听消息的具体内容；另一方面，主控模块中的sci串口还与串口通信接口模块连接，将读取的消息以sci串口的格式发送出去。串口通信接口模块是板卡提供的串口接口，包括tx+、tx-、rx+和rx-四个端点，外接的串口设备可通过该接口获取板卡监听的消息内容。

所述串口通信接口模块为板卡提供的外接通信接口，外部硬件可通过该接口收集板卡所上传的1553b通信总线上传输的消息，可以选择接入串口模块的形式为rs422、rs485或ttl电平串口方式；

且优选的，所述电源控制模块、1553b协议接口模块、主控模块以及串口通信接口模块集成于同一pcb板卡上。

电源控制模块接入外部直流电源并输出不同规格电源供不同模块使用；

参阅图2，所述电源控制模块包括电源调整电路一1和电源调整电路二2，所述电源调整电路一1将5v直流输入调整为3.3v直流输出供主控模块、1553b协议接口模块和串口通信接口模块使用；电源调整电路二2将5v直流输入调整为1.9v直流输出供主控模块使用，优选的，电源调整电路一1和电源调整电路二2的输入端连接在一起，通过一个2.2μh功率电感共用5v输入电源。

所述电源调整电路一1包括一个ldo可调电源控制芯片js74401，ldo可调电源控制芯片输入端通过一个47μf钽电容和一个0.1μf陶瓷电容连接至5v电源端，输出端接有一个47μf钽电容和一个0.1μf陶瓷电容，ldo可调电源控制芯片的反馈端和调整端连接一个3.57kω和一个1.15kω的电阻，ldo可调电源控制芯片将5v输入电压转化为3.3v直流输出供1553b协议接口模块和串口通信接口模块使用。

所述电源调整电路二2包括一个ldo可调电源控制芯片js74401，所述ldo可调电源控制芯片输入端通过一个47μf钽电容和一个0.1μf陶瓷电容连接至5v电源输入端，输出端接有一个47μf钽电容和一个0.1μf陶瓷电容，ldo可调电源控制芯片的反馈端和调整端连接一个360ω、一个3.57kω和一个2.87kω的电阻，ldo可调电源控制芯片将5v输入电压转化为1.9v输出向主控模块中tms320f2812控制芯片的内核供电引脚供电。

供电输入端in5v输入电压，经过的2.2μh功率电感l2分别给两个ldo电源控制芯片js74401供电；其中电源调整电路二2的电源控制芯片js74401u5负责将5v电源转化为1.9v，电源控制芯片js74401u5的输入引脚经过电容c34和c35接入5v输入电源，容值分别为0.1μf和47μf；u5的输出引脚接有4个反馈电阻，分别是：r54阻值360ω，r52阻值3.57kω，r53阻值2.87kω和r55阻值0ω；电源调整电路一1的电源控制芯片js74401u7负责将5v电源转化为3.3v；u7的输入引脚经过电容c43和c44接入5v输入电源，容值分别为0.1μf和47μf；u7的输出引脚接有4个反馈电阻，分别是：r62阻值0ω，r60阻值3.57kω，r61阻值1.15kω和r63阻值0ω。

参阅图3，1553b协议接口模块包括一个jbu64843gc芯片u6、一个16mhz有源晶振ck1、一个mb633302r隔离变压器b1和若干电容电阻等外围器件，其中jbu64843gc芯片为1553b协议接口的芯片，jbu64843gc芯片通过外围电容电阻以及软件配合设置工作于消息监听模式，16mhz有源晶振的输出为jbu64843gc芯片提供时钟信号，且jbu64843gc芯片通过mb633302r隔离变压器与1553b通信总线耦合连接，用以监听1553b通信总线上传输的消息，当jbu64843gc芯片监听到消息时通过中断引脚向主控模块发送中断信号。

1553b协议接口模块的jbu64843gc芯片u6的10、30、51、69引脚为芯片的供电引脚接3.3v供电；jbu64843gc芯片u6的22、31、50、70和79引脚为电源地脚接gnd；jbu64843gc芯片u6的1、2、7、12、13、18、19、27、33、73、74、75、76、77、78和80引脚为芯片的地址线引脚，接主控模块的dsp芯片上xintf的地址总线；jbu64843gc芯片u6的41、42、43、46、47、48、49、52、53、54、55、56、57、58、59和60引脚为芯片的数据线引脚，接主控模块的dsp芯片上xintf的数据总线；jbu64843gc芯片u6的3、5和15、17两对4个引脚为曼彻斯特码通信差分信号接口，分别接隔离变压器的输入端1、3和6、8引脚；jbu64843gc芯片u6的第6引脚为存储器和寄存器区分引脚，接主控模块的dsp芯片上xintf地址线最高位上；jbu64843gc芯片u6的14、28和29引脚接逻辑高电平即3.3v；jbu64843gc芯片u6的61、65和67引脚接逻辑低电平即1553gnd；jbu64843gc芯片u6的20、25、35、36和37引脚为功能控制口接主控模块的dsp芯片上的通用io口；jbu64843gc芯片u6的24、36、38、39、40、44、和45引脚为芯片的rt地址脚，接主控模块的dsp芯片上的通用io口；jbu64843gc芯片u6的26引脚为16mhz时钟的输入引脚，接ck1的输出引脚clk64843；jbu64843gc芯片u6的63引脚为中断信号输出引脚接主控模块dsp芯片上的外部中断脚；jbu64843gc芯片u6的66、68和71引脚为读写时序控制引脚，接主控模块dsp芯片上xintf总线的时序控制引脚上；mb633302r隔离变压器b1的10、11和14、15引脚为1553b总线通信的接口引脚，1553b总线信号即通过此接口接入。

参阅图4，所述主控模块包括一个tms320f2812控制芯片u2、一个30mhz无源晶振以及若干电容电阻等外围器件，所述tms320f2812控制芯片通过嵌入式软件设置将30mhz无源晶振的输出倍频至150mhz，tms320f2812控制芯片通过xintf接口、相关io及中断引脚与1553b协议接口模块中的jbu64843gc芯片连接，tms320f2812控制芯片通过嵌入式软件控制jbu64843gc芯片正常启动和工作，并在接收到jbu64843gc提供的中断信号后去读取1553b协议接口模块监听的消息，在读取完整消息后，主控模块将所读取的消息通过sci串口上传给串口通信接口模块。

tms320f2812控制芯片u2的69、145、114、81、64和31引脚为芯片的io供电引脚，接3.3v电源；tms320f2812控制芯片u2的154、143、128、112、100、75、56、37和23引脚为芯片的内核供电引脚，接1.9v电源；tms320f2812控制芯片u2的18、43、80、85、103、108、111、118、121、125、130、132、138、141、144、148和152为xintf总线的地址总线，接1553b协议接口模块中1553b协议芯片的地址线，且xintf地址线的最高位信号接1553b协议芯片的存储器和寄存器区分引脚；tms320f2812控制芯片u2的133和51引脚为xintf总线的读写时序控制引脚接1553b协议芯片的读写时序控制引脚；tms320f2812控制芯片u2的21、24、27、30、33、36、39、54、65、68、73、74、96、97、139和147为xintf总线的数据线，接1553b协议接口模块中1553b协议芯片的数据线；u2的76和77为外部时钟信号引脚，接外部30mhz无源晶振；tms320f2812控制芯片u2的137、146、127、131、135、126和136接p3处的jtag插座；u2的160为复位引脚，接复位电路；u2的19、32、38、52、58、70、78、86、99、105、113、120、129、142和153为芯片的电源地引脚，接电源地；tms320f2812控制芯片u2的92、93、94、57和59引脚为通用io口，接1553b协议接口模块中1553b协议芯片的功能控制口；u2的60、71、72、61、62和63引脚为通用io口，接1553b协议接口模块中1553b协议芯片的rt地址脚；tms320f2812控制芯片u2的149引脚为外部中断信号引脚，接1553b协议接口模块中1553b协议芯片的中断输出脚；tms320f2812控制芯片u2的110、115、79和83引脚为通用io口，接串口通信模块中电平转换芯片的控制脚；tms320f2812控制芯片u2的155和157引脚为sci串口收发引脚，接串口通信模块中电平转换芯片的通信引脚

参阅图5，所述串口通信接口模块包括一个js26c31bw电平转换芯片u3和一个js26c32bw电平转换芯片u4以及若干电容电阻等外围器件，所述js26c31bw电平转换芯片和js26c32bw电平转换芯片的输入端分别与主控模块中tms320f2812芯片的sci外设引脚相接；js26c31bw电平转换芯片和js26c32bw电平转换芯片的输出端经相关电阻调整后转化为tx+、tx-、rx+和rx-的四个接口设置在pcb板卡上供外部硬件接入使用，其中，优选的，串口通信模块最高支持921600波特率传输。

js26c31bw电平转换芯片u3负责串口通信的发送，u4负责串口通信的接收；js26c31bw电平转换芯片u3和js26c32bw电平转换芯片u4的4脚和12脚由主控模块通用io口控制；js26c31bw电平转换芯片u3的5脚和6脚分别通过51欧姆的r19和r17连接至终端电阻r18两端，r18阻值100ω，tvs稳压二极管d1、d2和d3起保护作用；js26c32bw电平转换芯片u4的6脚和7脚分别通过1kω的r34和r40连接至终端电阻r37两端，r37阻值100ω，js26c32bw电平转换芯片u4的6脚经过5.1kω电阻r30接电源3.3v，js26c32bw电平转换芯片u4的7脚经过5.1kω电阻r43接地，tvs稳压二极管d5、d6和d7起保护作用；串口通信模块的端口tx+、tx-和rx+、rx-为1553b总线通信监听板卡提供的串口通信的外接接口。

参阅图6，嵌入式控制软件操作流程为：步骤一，板卡接入1553b通信总线，接通输入5v直流电源，板卡启动，主控芯片tms320f2812完成初始化以及完成jbu64843gc芯片的初始化和工作状态设置，板卡完成其他模块电路的初始化后进入主程序循环扫描fifo有数据标志是否置位，转入步骤二；

步骤二，当1553b通信总线有消息传输，板卡中1553b协议接口模块通过隔离变压器监听到完整消息后，将此次消息的内容记录到芯片jbu64843gc的共享ram空间中，并向主控模块发出中断信号，转入步骤三；

步骤三，主控芯片tms320f2812接收到中断信号进入中断服务子程序，主控芯片通过xintf口读取jbu64843gc共享ram空间中的消息数据，并按16位数据格式存入主控芯片tms320f2812的内存fifo中，将fifo有数据标志置位，中断子程序结束，转入步骤四；

步骤四，主控芯片主程序中查询到fifo有数据标志被置位，将fifo中数据转化成8位数据格式，并且通过串口发送消息数据内容，发送完成后将fifo有数据标志复位，主程序处理消息数据结束，转到fifo有数据标志是否置位处进行循环扫描，直到下一个中断信号的到来重复步骤二至步骤四。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。