一种快速可重构的1553B总线测试软件设计
时间：2020-12-09 20:01:47 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 为了提高1553B总线测试系统应对被测系统在拓扑结构或通信协议变化时的快速可重构性，提出一种基于通用1553B总线仿真卡的快速可重构的1553B总线测试软件设计方法。分析当前1553B总线测试系统可重构性不足的缺点，详细介绍快速可重构1553B总线测试软件的设计架构和实现方法。这里提出的软件设计方法通过总线服务划分和代理托管的方式使软件的代码实现不依赖于总线协议的具体格式，并且极大地减少了软件编程的代码量，从而在代码可重构和配置可重构两方面实现软件的快速可重构。该软件设计具有可靠性强、编程效率高、重构速度快，现场可重配置等特点，其应用实例软件的代码重构率小于1‰，并已经在多个航天器的1553B总线子系统测试中取得了良好的效果。
关键词： 快速可重构性； 1553B总线； 测试软件； 软件设计
中图分类号： TN912.202?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）14?0059?05
0 引 言
1553B总线，全称为MIL?STD?1553B总线，是一种集中控制式的数字时分命令/响应型多路串行数据总线标准，具有互连简单、高可靠、灵活性强和速率较高等优点。近年来，随着航天技术的进步，1553B总线在航空航天等军工电子信息系统中已经得到了越来越广泛的应用[1?3]。
1553B总线系统采用集中控制、分布式处理的双冗余度总线系统结构，连接在1553B总线上的设备称为终端，分为总线控制器（BC）、远程终端（RT）和总线监视器（BM）3类。其中BM实现对总线上传输数据的采集监视，BC掌握总线系统的所有控制权，总线上的一切活动都由BC端发起和控制，BC与RT之间、RT与RT之间的相互通信遵循规定的1553B总线协议。通常在1553总线通信系统研制过程中，对BC和各RT终端之间规定的总线通信协议实现正确性的测试是必不可少也是至关重要的环节。总线测试也即对各RT设备的1553B总线接口的匹配性、总线通信功能的正确性乃至特定总线协议符合性的综合评价。
目前快速构建1553B总线测试系统的方法即是采用基于总线仿真卡的1553B进行应用软件开发，这样的测试系统具备既简单快捷又灵活方便的优点，也正被越来越多的工程实践所采用。1553B总线仿真卡可以实现对总线BC，RT，BM终端的模拟，通过硬件厂家提供的SDK库即可实现1553B总线仿真模拟。虽然1553B仿真卡通常会自带有总线测试软件，但是这些软件是面向总线消息，而难以模拟完整的总线协议也不利于被用户直观掌握被测系统的状态，测试效率低下。
现有的基于仿真卡的1553B总线测试软件在应用上存在一定的局限：文献[2?3]提出的1553B总线测试软件虽然对1553B总线消息进行了仿真，但其主要侧重RT终端接口正确性的测试或对某一特定协议符合性的测试，不具备通用性和可扩展性。文献[1]虽然具有通用性设计，但软件功能单一，仅能够实现对总线消息进行单一解析，测试结果晦涩难懂，不具备人机交互性，测试效率较低，因而不能满足复杂总线协议测试要求。
在实际应用中，对于不同型号项目而言，其总线系统拓扑结构和采用的1553B总线协议不可能完全一致，同一型号航天器的不同终端设备在1553B总线上传输数据的处理格式、内容及物理意义不同，而现有软件针对总线系统和通信协议多样性的适应性和通用性均相对较差，难以直接移植，尤其在待测系统拓扑结构或者总线协议类型的变化时几乎需要对整个软件进行重新设计。因此，面对越来越多的型号研制任务，构建一种快速可重构的1553B总线测试仿真系统，提供总线测试系统的构建效率对于提高型号研制效率，缩短研制进程，降低研制成本等各方面则显得尤为必要，具有及其重要的意义。
本文设计并实现了一种基于仿真卡的快速可重构1553B总线测试软件，通过配置可重构和代码可重构两方面手段，实现即能够应对总线系统拓扑结构的变化，又能应对总线协议类型的变化。首先提出了基于仿真卡1553B总线快速可重构测试软件的设计方案，分别对软件架构、通信层设计、应用层设计和接口设计进行说明，其次在此基础上对软件的快速可重构特性设计从配置可重构和代码可重构两方面进行了详细介绍；最后结合型号实际应用，给出基于该方法实现的软件实例及其代码评估。
1 1553B总线测试软件设计
快速可重构的1553B总线测试软件是基于1553B总线仿真卡开发，实现对航天器总线通信协议的仿真模拟。软件通过采用层次化设计架构将总线的底层总线消息通信和应用层总线通信协议仿真相分离，从而实现底层测试系统不依赖于1553B总线消息和RT终端参数的具体协议定义，保证了应用层面向总线通信协议的快速可重构的特性。
1.1 软件架构
快速可重构的1553B总线测试软件总体上划分为应用层和通信层2部分。应用层负责和用户进行界面显示与交互；通信层负责通过1553B仿真卡与各终端设备之间进行总线数据通信。为实现软件的快速可重构特性，软件尽可能降低用户层和通信层之间的耦合度，即用户层和通信层在设计时通过独立的代码实现，其之间的信息交换通过特定接口开展，软件主要划分为3个部分：
（1） 应用层：实行与用户直接的对话，包括界面显示与交互、用户对仿真卡的启动和停止的控制、被测系统面向用户的数据解析处理等功能；
（2） 通信层：主要完成对1553B仿真卡的控制、总线消息数据的发送和接收、周期性消息的更新与发送或接收；
（3） 数据接口：主要完成应用层和通信层之间的数据和控制信息的交换，并完成数据区的管理和维护。
软件的整体系统架构如图1所示。
图1 快速可重构1553B总线测试软件系统架构
