航空總線協議中命令處理系統及方法與流程

本發明屬于ARINC航空總線接口領域，具體地，涉及一種航空總線協議中命令處理系統及方法。

背景技術：

隨著航空電子系統的發展對機載數據總線不斷提出新的要求，基于通用計算機和工業測控領域的底板數據總線無法滿足軍用電子系統對高可靠性、高故障容忍度、高容錯性等系統要求，提出了一種新型的底板總線—ARINC659總線。

ARINC659底板總線是一種具有總線傳輸時間確定性和半雙工傳輸特性的線性多點串行數據總線，它采用表驅動協議(TDP)，無總線沖突和訪問時延，支持四余度實時熱后備，具有高可靠性，采用四條雙-雙配置總線，且收發過程自校驗，具有很強的容錯能力和故障隔離能力。

幀描述語言如表1所示，ARINC659協議算法的核心思想就是通過一張命令表來規定所有LRM(在線可更換模塊)的行為順序。該算法將總線時間劃分為一個一個大小不一的窗口(Window)，定義每一個窗口的長度，并且規定每個LRM在該窗口時間的行為——發送、接收、空閑等。每一個窗口由幀描述語言定義，形成命令表。

表1幀描述語言表

如圖2所示，存放在表命令存儲器中的調度表定義了每一個窗口的長度，同時還定義了在這個窗口時間總線上的哪一個LRM發送、接收或者忽略總線。總線的發送調度表被組織成循環幀的形式，整個發送計劃表的長度是一個固定長度，這個長度等于獨立的窗口長度之和。

如何有效的設計與處理ARINC659命令以及提高總線處理速度為本發明最需要解決的問題。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種航空總線協議中命令處理系統及方法，其結構簡單，成本低，滿足ARINC659總線的協議命令傳輸時間的確定性，同時滿足ARINC659總線的實時性功能。

根據本發明的一個方面，提供一種航空總線協議中命令處理系統，其特征在于，其包括：

命令區主控模塊，用于產生命令表讀取信號以及讀取信號地址；

命令表讀取模塊，與所述命令區主控模塊相連，用于讀取命令數據；

表存儲器，與所述命令表讀取模塊相連，用于存儲命令數據；

譯碼模塊，與所述命令表讀取模塊相連，用于對命令數據進行譯碼，產生相應的命令標志和使能信號，同時在所述譯碼模塊中會對命令的接收和發送時序進行控制，保證命令窗口的時間執行結束；

命令寄存器，與所述譯碼模塊相連，用于載入命令標志；

DMA控制器，與所述命令寄存器相連，用于取出數據信息和發送數據信息；

IMM模塊，與所述DMA控制器相連，用于寫入數據信息；

ARINC659協議控制器，與所述IMM模塊相連，用于接收和處理數據信息。

本發明還提供一種航空總線協議中命令處理方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟一，取指步驟，命令區主控模塊產生命令表讀取信號以及讀取信號地址，并通過命令表讀取模塊從表存儲器中讀取出命令數據；

步驟二，譯碼步驟，命令區主控模塊將讀取出的命令數據傳輸至譯碼模塊進行譯碼，產生相應的命令標志和使能信號，同時在所述譯碼模塊中會對命令的接收和發送時序進行控制，保證命令窗口的時間執行結束；

步驟三，載入步驟，命令寄存器載入命令標志；

步驟四，執行步驟，命令寄存器將數據和同步脈沖信號發送到ARINC659總線上，同時將命令標志和使能信號傳遞給DMA控制器；

步驟五，命令寄存器通過DMA控制器從IMM模塊中取出發送數據傳遞給ARINC659協議控制器，并將從ARINC659總線上收到的數據通過DMA控制器寫入IMM模塊中。

優選地，所述譯碼模塊完成譯碼后，如果當前ARINC659總線不忙，所述譯碼模塊產生有效的載入信號，將命令標志載入命令寄存器；如果當前ARINC659總線處在忙狀態時，所述譯碼模塊等待ARINC659總線不忙后再產生有效的載入信號，將譯碼命令載入命令寄存器。

優選地，所述執行步驟開始時如果需要占用ARINC659總線，則產生ARINC659總線忙信號，當處在命令執行階段且當前ARINC659總線忙時，則產生下一條指令的讀取信號，對下一條指令進行處理，從而實現流水線的操作，提升命令的執行速度。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：本發明結構簡單，成本低，滿足ARINC659總線的協議命令傳輸時間的確定性，同時滿足

ARINC659總線的實時性功能。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明航空總線協議中命令處理系統的結構示意圖。

圖2為現有技術中基于時間確定性原則命令的示意圖。

圖3為本發明的具體實施方式中命令區主控模塊的取指操作的狀態圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

如圖1所示，本發明航空總線協議中命令處理系統包括：

命令區主控模塊，用于產生命令表讀取信號以及讀取信號地址；

命令表讀取模塊，與所述命令區主控模塊相連，用于讀取命令數據；

表存儲器，與所述命令表讀取模塊相連，用于存儲命令數據；

譯碼模塊，與所述命令表讀取模塊相連，用于對命令數據進行譯碼，產生相應的命令標志和使能信號，同時在所述譯碼模塊中會對命令的接收和發送時序進行控制，保證命令窗口的時間執行結束；

命令寄存器，與所述譯碼模塊相連，用于載入命令標志；

DMA(直接存儲器存取)控制器，與所述命令寄存器相連，用于取出數據信息和發送數據信息；

IMM(英特爾移動模塊)模塊，與所述DMA控制器相連，用于寫入數據信息；

ARINC659協議控制器，與所述IMM模塊相連，用于接收和處理數據信息。

本發明航空總線協議中命令處理方法包括以下步驟：

步驟一，取指步驟，命令區主控模塊產生命令表讀取信號以及讀取信號地址，并通過命令表讀取模塊從表存儲器中讀取出命令數據；

步驟二，譯碼步驟，命令區主控模塊將讀取出的命令數據傳輸至譯碼模塊進行譯碼，產生相應的命令標志和使能信號，同時在所述譯碼模塊中會對命令的接收和發送時序進行控制，保證命令窗口的時間執行結束；

步驟三，載入步驟，命令寄存器載入命令標志；

步驟四，執行步驟，命令寄存器將數據和同步脈沖信號發送到ARINC659總線上，同時將命令標志和使能信號傳遞給DMA控制器；

步驟五，命令寄存器通過DMA控制器從IMM模塊中取出發送數據傳遞給ARINC659協議控制器，并將從ARINC659總線上收到的數據通過DMA控制器寫入IMM模塊中。

所述譯碼模塊完成譯碼后，如果當前ARINC659總線不忙，所述譯碼模塊產生有效的載入信號，將命令標志載入命令寄存器；如果當前ARINC659總線處在忙狀態時，所述譯碼模塊等待ARINC659總線不忙后再產生有效的載入信號，將譯碼命令載入命令寄存器，這樣減少ARINC659總線的負載。

所述執行步驟開始時如果需要占用ARINC659總線，則產生ARINC659總線忙信號，當處在命令執行階段且當前ARINC659總線忙時，則產生下一條指令的讀取信號，對下一條指令進行處理，從而實現流水線的操作，提升命令的執行速度，這個執行效率高。

命令表的處理算法的設計分為四個過程，下面對設計中的關鍵過程取指步驟的操作進行詳細的設計說明。

如圖3所示，命令區主控模塊的取指操作主要通過狀態機控制下一個子窗口讀取命令。

reg_command_control(命令表取指初始狀態)：當前BIU(基本信息單元)處于同步狀態時，或者失步狀態下接收到正確版本的長同步消息，則進入windows_next_read(讀取下一個子窗口命令狀態)命令表窗口讀取狀態。

windows_next_read：產生有效的使能信號。如果當前總線處在忙狀態，進入wait_load_command(等待總線空閑狀態)；如果不忙進入command_excute(命令載入執行狀態)狀態。

command_excute：當前指令載入結束后，進入windows_next_read下一命令表窗口讀取狀態。當命令譯碼為end(結束)指令時，BIU直接進入init(初始)狀態。

wait_load_command：當總線空閑，進入命令載入執行狀態command_excute，或者其他無空閑跳轉指令時，進入下一個子窗口讀取狀態windows_next_read，并產生有效的load(載入)指令信號。如果當前BIU狀態進入失步狀態，則進入init初始狀態。

以上發明內容，可采用FPGA(現場可編程門陣列)來實現，也可以開發專用的ARINC659控制器芯片來實現。同時根據需要，也可以將FPGA或ARINC659控制器芯片放置在目標系統應用板上(如系統主板)。

采用FPGA或開發專用的ARINC659控制器芯片來實現，其工作分為硬件設計和軟件設計。

利用本發明提供的方法，能準確根據命令表的內容進行ARINC659命令的解析與傳輸，本發明主要針對ARINC659內部的小型處理器進行分析與設計，主要目的為了滿足ARINC659總線協議命令傳輸的時間確定性問題，什么時間執行哪種命令，這種命令執行多長時間，命令執行與執行之間的時間間隔等問題進行了邏輯設計。經過測試，基于FPGA的ARINC659控制器能完全滿足ARINC659總線實時性的功能。

綜上所述，本發明結構簡單，成本低，滿足ARINC659總線的協議命令傳輸時間的確定性，同時滿足ARINC659總線的實時性功能。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。