基于1553B總線的PC/104測控系統(tǒng)

1.概述

MIL-STD-1553是為數(shù)據總線定義的軍方標準。這種數(shù)據總線被用來為各種的系統(tǒng)之間的數(shù)據和信息的交換提供媒介，它類似“局域網或者LAN”。

MIL-STD-1553總線的傳輸速度為每秒1M比特，字的長度為20個比特，數(shù)據有效長度為16個比特，信息量最大長度為32個字，傳輸方式為半雙工方式，傳輸協(xié)議為命令/響應方式，故障容錯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個遠置終端，終端類型有總線控制器(BC)、遠置終端(RT)和總線監(jiān)聽器(BM);傳輸媒介為屏蔽雙絞線，MIL-STD-1553總線耦合方式有直接耦合和變壓器耦合。

本系統(tǒng)采用美國EXC系列MIL-STD-1553總線卡和美國Ampro公司CM420CPU卡使整個系統(tǒng)能在苛刻環(huán)境下使用，抗沖擊、振動，并可以通過PC104進行能夠擴展各種功能卡。溫度范圍為在-40°C 到 +85°C。

實時操作系統(tǒng)采用美國Ardence公司的Phar Lap Embedded ToolSuite(ETS)操作系統(tǒng)。ETS是一個多任務的實時操作系統(tǒng)，非常容易使用，并且有著極其健壯的、確定的性能。ETS被大量的客戶應用在極其苛刻的環(huán)境下，證明其性能非?？煽?。

2.ETS實時系統(tǒng)簡介

ETS是美國Ardence公司開發(fā)的一個高性能的微內核可定制裁減的嵌入式實時操作系統(tǒng)。ETS非常容易使用，開發(fā)人員可以在幾天甚至幾個小時之內就完成ETS系統(tǒng)的開發(fā)。ETS的開發(fā)包(SDK)提供集成到標準Microsoft Visual Studio開發(fā)環(huán)境的一整套開發(fā)工具。通過用ETS開發(fā)套件的Visual System Builder工具，開發(fā)人員可以根據自己的需求來選擇內核組件，快速定制剪裁出自己的嵌入式實時操作系統(tǒng)。ETS被設計成基于Win32 API的操作系統(tǒng)，因此所有標準的Windows風格被繼承，包括API函數(shù)，內存管理，互斥體，信號量等Windows開發(fā)者習慣的一些用法。這使我們可以利用我們已有的編程經驗，大大說短了ETS的開發(fā)周期。

ETS是微內核的嵌入式實時操作系統(tǒng)。因此其適合于對系統(tǒng)大小、實時性、健壯性要求高的場合。也非常適合于有較復雜圖形界面要求的場合。主要用于如下的領域：

●● 航空、航天、軍事的機載、車載、艦載設備

●● 分布式實時仿真

●● 工業(yè)生產自動化

●● 運動控制、機器人和數(shù)控設備

●● 實時數(shù)據采集、測量

●● 醫(yī)療儀器、設備

ETS的應用架構如圖1所示。其特別適合運行在PC/104、ETX等嵌入式板卡上。ETS開發(fā)套件集成的便攜圖形開發(fā)包PEG(Portable Embedded GUI)預置很多以類庫形式提供的圖形控件，包括多種常用的表格、按鈕，甚至機載車載設備的儀表等等。這使我們在編寫圖形應用時一步到位，非常方便!

圖 1 ETS應用架構

ETS實時系統(tǒng)的突出優(yōu)勢如下：

●● 亞微秒級的實時性。持續(xù)的中斷觸發(fā)速率高達30KHz

●● 微內核。支持I/O圖形輸出和TCP/IP的內核小于500kB

●● 完全的Win32 API支持

●● 實時USB和TCP/IP的支持

●● 設計部署的靈活性。操作系統(tǒng)內核和應用程序既可以集成一起部署，也可單獨相互部署

●● 實時的文件系統(tǒng)

●● 完全Web服務的支持

●● 功能強大的嵌入式圖形開發(fā)包PEG。內置11個不同的人機接口(HMI)類庫，有近百個圖形控件

●● 支持實時USB

●● 方便熟悉的應用程序開發(fā)工具Microsoft Visual Studio

3.方案構成

4.方案設計

圖 2 測量系統(tǒng)框圖

如圖2所示，該PC/104測量系統(tǒng)主要由5塊標準PC/104尺寸的板卡組成，其中4塊采用成熟的現(xiàn)有板卡,分別是CPU卡、1553B卡、電源模塊卡、模擬輸入/輸出卡。它們之間通過PC/104總線交換信息。

5.本系統(tǒng)優(yōu)勢

● 可在極其惡劣的環(huán)境下使用，保證在-40°C 到 +85°C溫度范圍內、強沖擊振動條件下可靠工作

● 體積小，便攜

● 可擴展，根據需要插入其它PC/104板卡，實現(xiàn)額外的功能

● 操作系統(tǒng)實時性能強大，開發(fā)簡便，它既有DOS的優(yōu)點，同時又克服了其缺點，同時我們已有的在

● DOS下的應用程序又能很方便地移植過來

● 圖形界面豐富，開發(fā)快速