1553B总线电缆网络自动测试系统设计及研究

随着航机电一体程度的日益提高，作为当前宇航电子设备首选的数据总线，MIL-STD-1553B总线(以下简称1553B总线)的地位日益突出，已广泛运用于航空航天、海上武器、地面武器等领域。作为星载/箭载/机载/舰载/车载等控制系统中的数据总线，1553B总线电缆网络的可靠性直接影响到整个系统的正常运行，总线故障甚至会造成难以估计的损失。有关1553B总线电缆网络的生产加工、系统组装前等各环节的检测，显得至关重要。因此，如何对1553B总线电缆网络进行全面有效的检测是长期以来的一个重要课题。

1553B总线电缆网络

MIL-STD-1553B总线全称是：飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线，采用可屏蔽双绞线传输数据，以串行数字脉冲形式传输信号，其码元数据采用双相曼彻斯特码表示，传输速率为1Mbit/s。1553B总线能够挂32个终端，采用指令/响应型通信协议，终端类型有三种：总线控制器(BC)、远程终端(RT)和总线监视器(BM)，信息传输格式有BC到RT，RT到BC，RT到RT，广播模式和系统控制模式。作为1553B总线数据的传输媒介，1553B总线电缆网络为多冗余度总线拓扑型结构，连接于各个1553B终端设备之间，完成1553B协议数据通信。一个完整的1553B电缆网络(如图1所示)包括主总线(主干部分)、短接线(连接于各个终端的分支部分)、耦合器(主总线与短接线的连接点)、终止器(连接于主总线两端)。

作为当前宇航电子设备首选的数据总线，国军标以及美军标对1553B总线的测试检验都作了详细说明。GJB5186.5以及SAE4115的对1553B总线电缆网络测试标准和方法作了相关规范，但其中涉及到的仪器繁多，不利于综合测试。依照GJB5186.5、SAE4115以及MIL-STD-1553B标准，1553B总线电缆网络的测试检验需要进行：网络连续性、网络动态故障测试、网络数据链路完整性测试、波形测试-网络定性分析、波形畸变值Vmin、过零点畸变Zcross、波形对称性RtZero等。

其实，测试系统可配置为一个智能的1553B终端测试设备。它可以连接在1553B总线网络的任意一个终端上，然后通过软件控制可以任意工作在BC/RT/BM模式，跟总线网络上其它所有的终端设备进行各种数据通信，从而测试被测终端设备的各个功能是否正常。同时在进行终端设备功能测试时，系统可以注入或检测数据字错误、命令字错误等各种通信错误，从而可以快捷而准确地定位被测终端的功能故障。

1553B总线电缆网络自动测试系统

传统上，1553B电缆网络性能参数的全面测试，需要用到万用表、特性阻抗分析仪、示波器、时域反射仪等仪器，整个测试过程十分繁琐，实施难度大、耗时长，难以形成统一测试报告，效率以及可靠性很低。

1553B总线电缆网络自动测试系统有效地解决了以上问题，可以对1553B总线电缆网络进行全面的定量、定性测试分析，整个过程全自动完成，无须人工干预，最终形成详细的测试分析报告，可大大提高测试效率以及可靠性。系统设计

本系统采用柜式结构，模块化设计，主要包括有系统人机交互界面，系统控制处理器，1553B总线测试专用控制器(实现标准1553B总线信号激励源、测试辅助分析以及测试切换控制等)，数据采集模块，测试接口面板(实现被测网络的接入)以及打印机(测试结果报表打印)。图2是整个系统的功能框图。

系统功能模块

本系统的某些模块可以直接选用现有模块来实现，其中负责整个系统测试控制流程、数据分析、算法实现等工作的系统控制处理器，采用稳定性很好的工控机来实现;人机交互部分配合工控机选用液晶显示器、键盘鼠标、打印机(实现测试结果报表的打印输出)，并结合测试界面软件来实现;数据采集以及阻抗分析模块采用具有编程接口的数字示波器来实现。

专用测试控制器

1553B总线电缆网络专用测试控制器有两大功能：作为电缆测试的信号源，产生测试用的标准1553B数字信号以及正弦波等激励信号;完成测试过程中信号源输入以及信号采集端的切换。专用测试控制器的功能框图如图3所示。

处理器系统模块以及1553B总线信号源控制器模块采用FPGA Cyclone III EP3C55F484 装载S698 IP核+1553B IP核的形式来实现。珠海欧比特公司自主研发的S698 IP核是一款可裁减的基于AMBA总线架构的内核，片内带有丰富的外设，具有很好的可靠性，已广泛运用于航空航天领域。1553B IP核也是欧比特公司专门为航空、航天测控网络中的设备开发的符合1553B协议的总线控制器模块。该模块内部实现了1553B总线协议处理器和总线数据收发器，可以完成总线控制器(BC)、远程终端(RT)和总线监视器(BM)三种总线设备的功能。此处S698 IP核和1553B IP核均具有可剪裁性，根