基于LXI總線的1553B通訊模塊設計與開發(fā)

1)NiosII處理器系統(tǒng)硬件：模型的核心，包括在FPGA中實現(xiàn)的NiosII軟核處理器和硬件外設；2)設備驅(qū)動程序：管理以太網(wǎng)、1553B組件和其它外設的軟件函數(shù)；3)HAL API：硬件抽象層應用程序接口，對設備驅(qū)動程序提供標準化的接口，對外層提供類似于POSIX的API；4)μC ／OSII：實時操作系統(tǒng)層，為LwIP協(xié)議棧、1553B任務和嵌入式Web任務提供多任務和任務間通訊服務；5)LwIP協(xié)議棧：通過套接字API為應用程序和應用系統(tǒng)初始化提供網(wǎng)絡服務；6)系統(tǒng)初始化：包括μC／OSII、LwIP協(xié)議棧和1553B組件初始化函數(shù)，也包括所有應用程序的任務、信號量、隊列和事件性標志等實時操作系統(tǒng)任務間通訊資源的創(chuàng)建；7)應用程序：最外一層是建立的各項應用任務。
應用程序工作過程如下：首先進行系統(tǒng)初始化，然后進入工作等待狀態(tài)。以太網(wǎng)任務等待客戶端通過以太網(wǎng)發(fā)來的數(shù)據(jù)包，當有數(shù)包到達時，經(jīng)物理層處理后交于TCP／IP層處理。在TCP／IP協(xié)議層之上，建立了3個套接字接口來偵聽套接字連接：嵌入式Web端口、PING端口和1553B端口。對于1553B任務，根據(jù)客戶端不同的請求，將啟動不同的任務來完成相應的數(shù)據(jù)命令的發(fā)送或狀態(tài)的讀取。
3．2 基于μC／OSII的LwIP協(xié)議實現(xiàn)
輕量型IP(Light Weight IP，LwIP)協(xié)議是用于嵌入式系統(tǒng)開放源代碼的TCP／IP協(xié)議棧。LwIP在保持TCP協(xié)議主要功能的基礎上減少對RAM的占用，非常適合在嵌入式系統(tǒng)中使用。
LwIP協(xié)議棧在設計時就考慮了移植問題，把所有與硬件、OS和編譯器相關的部分獨立了出來，因此LwIP在μC／OSII上移植只需修改目錄下的文件即可。
3．3 1553B總線協(xié)議任務的實現(xiàn)
為方便對BU-61580芯片操作，開發(fā)了BU-61580的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序包括BU-61580芯片的初始化函數(shù)、BC發(fā)送接收命令函數(shù)、BC發(fā)送發(fā)送命令函數(shù)、BC發(fā)送接收／發(fā)送命令函數(shù)、BC發(fā)送不帶數(shù)據(jù)字的方式命令函數(shù)和BC發(fā)送帶數(shù)據(jù)字的方式命令函數(shù)。
參考嵌入式Web服務器的實現(xiàn)方式，基于LwIP和μC／OSII建立了端口號為8000的1553B套字接口任務，流程如圖7所示。

首先建立1553B任務接口守護進程，創(chuàng)建TCP套接字，綁定端口，將TCP套接字轉換成偵聽套接字，進入循環(huán)結構，等待接受用戶的連接請求。當有客戶端請求連接端口8000時，調(diào)用套接字數(shù)據(jù)接收函數(shù)recv()將客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)讀取過來，將數(shù)據(jù)映射到定義的結構體變量alt_avalon_BU61580*bdev上；用請求解析函數(shù)int 1553B_request(alt_avalon BU61580*bdev)根據(jù)messagemode判斷需要采取什么操作方式：然后BU-61580的發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)將數(shù)據(jù)內(nèi)容寫到相應的寄存器或存儲器內(nèi)，啟動BC發(fā)送；如果調(diào)用讀取數(shù)據(jù)函數(shù)，則將存儲器或寄存器地址傳遞給讀取函數(shù)，將讀取到的數(shù)據(jù)調(diào)用函數(shù)int 1553B_transmit(bdev[i]，i)經(jīng)以太網(wǎng)打包后發(fā)送給客戶端。

4 儀器驅(qū)動程序開發(fā)
儀器驅(qū)動程序是介于上層用戶應用程序和底層儀器硬件之間的一組函數(shù)，用戶在開發(fā)上層應用程序時，可以調(diào)用這些基本動作函數(shù)來使用儀器，而無須與底層硬件通訊。
參閱VPP規(guī)范，模塊提供了基于VISA函數(shù)的儀器驅(qū)動程序。通過調(diào)用VISA函數(shù)，向模塊發(fā)送命令來完成模塊的功能。開發(fā)環(huán)境為LabWindo ws／CVI，而選用Agilent VISA作為VISA函數(shù)庫，主要是考慮Agilent是LxI總線的發(fā)起者，而且其提供的Agilent I／O Libraries封裝了許多關于LxI的功能。VISA函數(shù)所用的LxI儀器描述符有兩種：
1)對于VXI-11規(guī)范為：TCPIPO：：192．168．4．10：：instO：：INSTR；
2)對于Sockets接口為：TCPIPO：：192．168．4．10：：8000：：SOCKET。
其中192．168．4．10為模塊地址(非固定)，8000為1553B接口任務的端口號。開發(fā)的驅(qū)動程序以動態(tài)鏈接庫形式提供給上層應用程序使用。