摘 要 随着科学技术发展，武器系统中数字化程度越来越高，RS485、RS422、MIL一1553B等通信总线也逐步成熟运用。其中，ARINC429总线因其可靠度高、误码率低等优点，近年来在多种武器平台中得到广泛应用。而武器系统的技术发展对装备测试设备的研制提出了更高的技术要求，特别是通信总线的实时性要求。基于此，本文主要对基于总线技术的实时通信方法进行研究分析。
关键词 基于总线技术;实时通信;方法研究;应用
前言
在信息化飞速发展的今天，由于各种现场总线技术的发展和竞争、各种主流通信在工业控制领域的渗透和应用以及自动化技术发展的延续性和继承性， 现场总线控制系统正向着网络化、 数字化的方向发展。本文针对某型装备ARINC429总线实时通信要求，研究了基于RTX的PXI总线ARINC429板卡实时通信方法，通过双系统的方法实现了PXI总线板卡的硬实时控制，保证了ARINC429总线的通信效果。
1 硬件设计
本文方法基于PXI总线设计实现，PXI总线是目前自动测试领域最为流行的总线形式，其板卡体积小、速度快、通用化标准化程度高，在系统集成领域具有一定的优势。通常一个PXI系统由PXI机箱、控制器、功能板卡组成，其中本项目选择了使用嵌入式零槽控制器，如图1所示。考虑到通信总线控制的实时性要求，本文方法为了达到理想的响应速度和时间精度，零槽控制器安装了Windows和RTX双系统，Windows系统作为基础负责其他模块的控制及对外数据传递，RTX系统完成429模块的实时控制。
1.1 PXI机箱
机箱本项目选用NI公司的PXl-1045，PXI-1045是18槽通用AC PXI机箱，专为各种测试和测量应用而设计。该模块具有很宽的工作温度范围、两个外部参考时钟BNC连接器，以及采用通用交流输入的可移动高性能电源[1]。
1.2 零槽控制器
零槽控制器选用NI公司的PXI-8115控制器，PIX-8155是一款针对PXI系统的Intel Core i5嵌入式控制器，适用于处理器密集型、模块化仪器和数据采集、通信等高速应用。PXI-8115包含两个10/100/1000BASE—TX以太网端口和6个高速USB端口以及一个集成硬盘驱动器、一个串行端口和其他外设IO，可以提供高达8GB/s的系统吞吐量和2GB/s的插槽吞吐量。
1.3 ARINC429模块
本项目选用北京航天测控AMC5206B—J作为ARlNC429总线通信模块。AMC5206B—J ARINC429通信接口模块就是一种符合ARINC 429标准PXI总线产品，它可以将PXI测试系统作为一个终端连接到ARINC429总线上实现与其他设备或系统的通讯。AMC5206B—J模块提供由软件控制的3种速率，可选择的数据字间隙时间，可设定的数据帧间隔时间，循环发送控制以及双向缓冲FIFO功能，可满足目前测试系统的不同应用需求。AMC5206B—J ARINC 429通信接口模块采用HS一3282和HS一3182实现ARINC 429电平驱动及协议转换电路功能，FPGA作为嵌入式处理器实现部分处理控制功能，SDRAM实现接收128 KB和发送128 KB的缓冲器电路功能，FPGA内部的PXI软核IP实现PXI总线接口电路功能。
2 软件设计
为了保证通信板卡的实时性，本文方法使用Windows和RTX双系统，两个系统中各有一个应用程序，Windows下为exe文件，RTX系统下为RTSS文件。
2.1 组成
考虑到一个测试系统中不可能只有AMC5206B—J一块板卡，而其他板卡还是要在Windows下进行控制的，因此，本文方法软件由Windows应用程序和RTX应用程序两部分组成。这种设计方案以Windows为基础，RTX仅作为429通信的控制程序，升级能力和扩展性都更佳，也使得本文方法可以简单移植融合入其他系统中[2]。
2.2 共享内存
共享内存是进程间通信最高效的一种方法，本文方法将其作为Windows程序与RTX程序交互的桥梁，可以很方便地在多个进程间交换信息，Windows程序和RTX程序分别将共享内存映射到自己的私有地址空间，直接进行读取操作。同时，为了避免冲突操作，引入互斥量。
2.3 驱动
首先需要将PXI总線的AMC5206B在Windows下的驱动程序转换为RTX系统下的驱动程序。仪器驱动层分为初始化、发送数据、读取数据、中断服务等函数，其中主要难点在于中断服务函数的设计，PXI总线是一种即插即用总线，在板卡初始化时首先通过驱动程序进行PCI总线寻址，通过PCI地址空间的映射找到AMC5206B板卡，获得句柄和ID。为了进行中断操作还需要获得中断号和中断级别，通常PXI总线采用菊花链的形式，为每个机箱分配4个中断号，采用菊花链的形式分配。然后加载中断服务函数，在流程中根据需要使能中断，再顺序进行其他函数操作且不影响中断使能。当中断请求发生时，停止正在进行的流程，中断响应函数自动运行，首先获取中断标识符判断中断源。AMC5206B不同通道触发中断都会返回不同的标识符。根据标识符读取相应通道的数据个数，将数据存储到设计好的数组格式中，完成这些后返回主程序模块。主程序模块会对读取的数据有进一步的处理应用[3]。
3 结束语
本文针对武器装备ARINC429总线实时性要求，提出了一种基于RTX系统的ARINC429总线实时通信方法，通过双操作系统的设计既保持了Windows下的扩展性又通过RTX操作系统扩展了系统的实时性能，编写了RTX下的驱动程序，通过共享内存实现了对板卡的有效控制。实验结果表明，本文方法实时性强，扩展性好。
参考文献
[1] 张凤登.现场总线技术与应用[M].北京：科学出版社，2008：374.
[2] 任家富，庹先国，陶永莉.数据采集与总线技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008：101.
[3] 邱占芳，张庆灵，杨春雨.网络控制系统分析与控制[M].北京：科学出版社，2009：79.
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