專利名稱：基于搶占式策略的1553b總線通信方法
技術領域：
本發(fā)明屬于航天計算機技術領域，具體涉及一種消息優(yōu)先級搶占式策略的1553B總線通信方法。
背景技術：
目前航天器廣泛使用1553B總線進行各設備間的通信，中央處理單元作為BC端，完成遙測數(shù)據(jù)采集、遙控數(shù)據(jù)注入轉發(fā)、實時指令發(fā)送等重要功能。但是1553B總線的傳輸速率是1Mbps，隨著航天器任務越來越復雜，其系統(tǒng)性能和重要指令的響應時間需要重點關 注。航天器1553B總線上消息傳輸?shù)乃俾屎椭芷谛愿鞑幌嗤齻鬏斨噶钚畔⑼?包括周期性指令和非周期性指令，有效數(shù)據(jù)長度較小，長度固定)，還需要傳輸航天器各設備的遙測信息(有效數(shù)據(jù)長度較長，長度不固定，具有一定周期)，如何合理的調度1553B總線上的各種消息，特別是實現(xiàn)重要數(shù)據(jù)消息的快速響應，是航天器數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設計的一個重要內容。國外對航天器1553B總線通信有較多研究，但是對重要數(shù)據(jù)消息如何快速響應沒有介紹，對消息重要性分級和如何調度沒有介紹，即細節(jié)技術沒有詳細說明。國內現(xiàn)有航天器1553B總線通信主要存在如下問題大多數(shù)航天器對重要數(shù)據(jù)消息和其他數(shù)據(jù)消息沒有區(qū)分優(yōu)先級，放入同一總線區(qū)進行發(fā)送，即使少數(shù)航天器劃分了數(shù)據(jù)消息的重要性，但是重要數(shù)據(jù)和非重要數(shù)據(jù)都使用同一總線RAM區(qū)進行消息通信，在實際通信時的重要性是相同的。這樣，關鍵指令等重要數(shù)據(jù)和遙測信息等非重要數(shù)據(jù)的重要性一致，如果總線消息調度程序正在處理大量遙測數(shù)據(jù)，會導致對時間要求較高的指令消息得不到立即響應，嚴重時會堵塞關鍵指令的實時傳輸，影響關鍵指令的執(zhí)行。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，針對航天器設備間數(shù)據(jù)通信的特點，提供了一種基于搶占式策略的1553B總線通信方法，其將重要數(shù)據(jù)消息設置為高優(yōu)先級，普通數(shù)據(jù)消息設置為低優(yōu)先級，在總線消息發(fā)送過程中，高優(yōu)先級的消息能夠搶占低優(yōu)先級消息的發(fā)送，等高優(yōu)先級消息發(fā)送完成后，恢復低優(yōu)先級消息的發(fā)送，保證了重要數(shù)據(jù)消息的快速響應，而且不影響對時間緊迫性要求不高的普通數(shù)據(jù)消息的處理。本發(fā)明的技術方案是一種基于搶占式策略的1553B總線通信方法，包括以下步驟步驟一，調用總線初始化模塊；初始化的內容包括A.對總線消息塊的屬性定義；其屬性包括與應用數(shù)據(jù)相對應的總線消息塊類另IJ、總線消息塊格式、目的遠置終端RT地址、目的遠置終端RT子地址、總線消息塊的長度和承載應用數(shù)據(jù)的存儲區(qū)；B.將總線消息緩沖區(qū)中的所有的總線消息塊的地址插入至空閑消息塊鏈表中；
C.對待發(fā)送消息塊鏈表進行優(yōu)先級的定義第一個待發(fā)送消息塊鏈表用于接收關鍵指令，優(yōu)先級最高；其余待發(fā)送消息塊鏈表優(yōu)先級遞減；待發(fā)送消息塊鏈表的數(shù)量至少為2個；步驟二，調用總線消息組織模塊；總線消息組織模塊從中央處理單元CTU的應用進程中獲取應用數(shù)據(jù)，并根據(jù)應用數(shù)據(jù)的大小從空閑消息塊鏈表中調取多個總線消息塊，將來自應用進程的應用數(shù)據(jù)拆分后放到多個總線消息塊的存儲區(qū)內，根據(jù)應用數(shù)據(jù)的屬性設置總線消息塊的屬性；將承載應用數(shù)據(jù)的多個總線消息塊的地址插入到應用數(shù)據(jù)的優(yōu)先級對應的待發(fā)送消息塊鏈表中；步驟三，調用總線調度模塊；
總線調度模塊按優(yōu)先級從高到底的順序依次收集待發(fā)送消息塊鏈表中的總線消息塊，根據(jù)優(yōu)先級的類型，優(yōu)先級最高的總線消息塊調用總線B區(qū)發(fā)送模塊，轉入步驟四；其余總線消息塊調用總線A區(qū)發(fā)送模塊，轉入步驟五；步驟四，調用總線B區(qū)發(fā)送模塊；總線B區(qū)發(fā)送模塊向RT端發(fā)送總線消息塊；RT端消息返回后，進入步驟六；由于總線B區(qū)發(fā)送模塊發(fā)送總線消息塊的存儲區(qū)中存載的為優(yōu)先級最高的關鍵指令，總線B區(qū)發(fā)送模塊在發(fā)送時打斷總線A區(qū)發(fā)送模塊的發(fā)送狀態(tài)，將關鍵指令優(yōu)先發(fā)送給RT端，待總線B區(qū)發(fā)送模塊發(fā)送完成后再恢復總線A區(qū)發(fā)送模塊繼續(xù)發(fā)送；步驟五，調用總線A區(qū)發(fā)送模塊；總線A區(qū)發(fā)送模塊向RT端發(fā)送總線消息塊；RT端消息返回后，進入步驟六；步驟六，調用返回消息處理模塊；返回消息處理模塊接收來自RT端消息，并將處理后的消息返回給應用進程；并且重新將已完成應用數(shù)據(jù)發(fā)送的總線消息塊的地址插入空閑消息塊鏈表中。本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明由于將總線消息按照任務類別劃分優(yōu)先級，重要數(shù)據(jù)的優(yōu)先級為高，非重要數(shù)據(jù)的優(yōu)先級為低。高優(yōu)先級的總線消息在RAM B區(qū)發(fā)送，低優(yōu)先級消息在RAM A區(qū)發(fā)送，B區(qū)的消息發(fā)送能夠打斷A區(qū)發(fā)送，待B區(qū)消息發(fā)送完成后，恢復A區(qū)的發(fā)送。這樣，高優(yōu)先級的消息能夠搶占低優(yōu)先級消息的發(fā)送，改變了以往總線消息發(fā)送沒有優(yōu)先級的工作模式，避免了非重要數(shù)據(jù)較長時間占用總線通信信道，使得高優(yōu)先級消息能夠快速響應，為重要數(shù)據(jù)消息的實時傳輸提供了保障，提高了關鍵指令的執(zhí)行效率。(2)本發(fā)明使用總線消息組織模塊根據(jù)應用進程提供的數(shù)據(jù)類別自動組織總線消息塊，并且插入到對應的優(yōu)先級鏈表中，然后調用總線調度模塊實現(xiàn)消息的發(fā)送和返回，實現(xiàn)高優(yōu)先級的消息搶占低優(yōu)先級的消息，這種處理過程對應用層是透明的，處理方式是封裝的，接口是統(tǒng)一的。


圖I為本發(fā)明的運行環(huán)境示意圖；圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結構示意圖；圖3為本發(fā)明的總線調度模塊流程圖；圖4為本發(fā)明的總線A區(qū)發(fā)送模塊流程圖5為本發(fā)明的總線B區(qū)發(fā)送模塊流程圖。
具體實施例方式參見附圖1，本發(fā)明運行于中央處理單元CTU即BC端，輸入為應用進程傳入的數(shù)據(jù)，包括遙控注入數(shù)據(jù)、遙測數(shù)據(jù)、實時指令數(shù)據(jù)和中央處理單元內部生成的指令數(shù)據(jù)等，輸出為通過1553B總線向RT端發(fā)送的遙控轉發(fā)數(shù)據(jù)、實時指令數(shù)據(jù)、內部指令數(shù)據(jù)和向應用層返回的遙測數(shù)據(jù)。參見附圖2，基于搶占式策略的1553B總線通信方法，它包括以下步驟步驟一，調用總線初始化模塊；初始化的內容包括A.對總線消息塊的屬性定義；其屬性包括與應用數(shù)據(jù)相對應的總線消息塊類 另IJ、總線消息塊格式、目的遠置終端RT地址、目的遠置終端RT子地址、總線消息塊的長度和承載應用數(shù)據(jù)的存儲區(qū)；B.將總線消息緩沖區(qū)中的所有的總線消息塊的地址插入至空閑消息塊鏈表中，此時總線消息塊的存儲區(qū)為可寫入狀態(tài)；C.對待發(fā)送消息塊鏈表進行優(yōu)先級的定義第一個待發(fā)送消息塊鏈表用于接收關鍵指令，優(yōu)先級最高；其余待發(fā)送消息塊鏈表優(yōu)先級遞減；待發(fā)送消息塊鏈表的數(shù)量至少為2個；步驟二，調用總線消息組織模塊；參見附圖3，總線消息組織模塊從中央處理單元CTU的應用進程中獲取應用數(shù)據(jù)，并根據(jù)應用數(shù)據(jù)的大小從空閑消息塊鏈表中調取多個總線消息塊，將來自應用進程的應用數(shù)據(jù)拆分后放到多個總線消息塊的存儲區(qū)內，根據(jù)應用數(shù)據(jù)的屬性設置總線消息塊的屬性；將承載應用數(shù)據(jù)的多個總線消息塊的地址插入到應用數(shù)據(jù)的優(yōu)先級對應的待發(fā)送消息塊鏈表中，此時總線消息塊的存儲區(qū)為已寫入狀態(tài)；步驟三，調用總線調度模塊；總線調度模塊按優(yōu)先級從高到底的順序依次收集待發(fā)送消息塊鏈表中的總線消息塊，根據(jù)優(yōu)先級的類型，優(yōu)先級最高的總線消息塊調用總線B區(qū)發(fā)送模塊，轉入步驟四；其余總線消息塊調用總線A區(qū)發(fā)送模塊，轉入步驟五；步驟四，調用總線B區(qū)發(fā)送模塊；總線B區(qū)發(fā)送模塊向RT端發(fā)送總線消息塊；RT端消息返回后，進入步驟六；由于總線B區(qū)發(fā)送模塊發(fā)送總線消息塊的存儲區(qū)中存載的為優(yōu)先級最高的關鍵指令，總線B區(qū)發(fā)送模塊在發(fā)送時打斷總線A區(qū)發(fā)送模塊的發(fā)送狀態(tài)，將關鍵指令優(yōu)先發(fā)送給RT端，待總線B區(qū)發(fā)送模塊發(fā)送完成后再恢復總線A區(qū)發(fā)送模塊繼續(xù)發(fā)送；步驟五，調用總線A區(qū)發(fā)送模塊；總線A區(qū)發(fā)送模塊向RT端發(fā)送總線消息塊；RT端消息返回后，進入步驟六；步驟六，調用返回消息處理模塊；返回消息處理模塊接收來自RT端消息，并將處理后的消息返回給應用進程；并且重新將已完成應用數(shù)據(jù)發(fā)送的總線消息塊的地址插入空閑消息塊鏈表中，此時總線消息塊的存儲區(qū)為可寫入狀態(tài)。
參見附圖4，上述步驟五中，總線A區(qū)發(fā)送模塊向RT端發(fā)送總線消息塊的步驟為A.總線A區(qū)發(fā)送模塊將收集到的每個總線消息塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的內容寫到1553B總線的RAM A區(qū);B.總線A區(qū)發(fā)送模塊設置1553B總線配置寄存器I的當前區(qū)為1553B總線RAM A區(qū)，重置RAM A區(qū)棧指針到RAM A區(qū)棧開始處，設置消息個數(shù)為總線消息塊的個數(shù)，并啟動發(fā)送。參見附圖5，上述步驟四中，總線B區(qū)發(fā)送子模塊向RT發(fā)送總線消息塊的步驟為Al.總線B區(qū)發(fā)送模塊首先停止1553B總線RAM A區(qū)的發(fā)送；BI.總線B區(qū)發(fā)送模塊將收集到的每個總線消息塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的內容寫到1553B總線的RAM B區(qū)，總線B區(qū)發(fā)送模塊設置1553B總線配置寄存器I的當前區(qū)為總線 RAM B區(qū)，重置B區(qū)棧指針到RAM B區(qū)棧開始處，設置消息個數(shù)為總線消息塊的個數(shù)，并啟動發(fā)送；Cl.總線B區(qū)發(fā)送模塊設置1553B總線配置寄存器I的當前區(qū)為總線RAM A區(qū)，恢復1553B總線RAM A區(qū)的發(fā)送，結束。上述步驟六中，返回消息處理子模塊處理消息的方法為RT端消息的返回后，存儲在1553B總線RAM A區(qū)或RAM B區(qū)，1553B總線根據(jù)不同的消息類型將消息寫入至原發(fā)送應用數(shù)據(jù)的總線消息塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中；總線調度模塊調用返回消息處理模塊，返回消息處理模塊根據(jù)總線消息塊格式，分別進行處理，如果是BC->RT格式，讀取1553B總線消息狀態(tài)字判斷總線消息塊是否已發(fā)送成功，如果成功則重新將成功發(fā)送應用數(shù)據(jù)的總線消息塊的地址插入空閑消息塊鏈表中，如果失敗，則記錄發(fā)送錯誤的狀態(tài)，并且重新將失敗發(fā)送應用數(shù)據(jù)的總線消息塊的地址插入空閑消息塊鏈表中；如果是RT_>BC格式、RT->RT格式、RT_>RT廣播的格式，則將返回的消息寫入至原承載發(fā)送應用數(shù)據(jù)的總線消息塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，并且將承載返回消息的總線消息塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的內容發(fā)送給中央處理單元CTU的應用進程，重新將承載返回消息的總線消息塊的地址插入空閑消息塊鏈表中。
權利要求
1.一種基于搶占式策略的1553B總線通信方法，包括以下步驟 步驟一，調用總線初始化模塊； 初始化的內容包括 A.對總線消息塊的屬性定義；其屬性包括與應用數(shù)據(jù)相對應的總線消息塊類別、總線消息塊格式、目的遠置終端RT地址、目的遠置終端RT子地址、總線消息塊的長度和承載應用數(shù)據(jù)的存儲區(qū)； B.將總線消息緩沖區(qū)中的所有的總線消息塊的地址插入至空閑消息塊鏈表中； C.對待發(fā)送消息塊鏈表進行優(yōu)先級的定義第一個待發(fā)送消息塊鏈表用于接收關鍵指令，優(yōu)先級最高；其余待發(fā)送消息塊鏈表優(yōu)先級遞減；待發(fā)送消息塊鏈表的數(shù)量至少為2個； 步驟二，調用總線消息組織模塊； 總線消息組織模塊從中央處理單元CTU的應用進程中獲取應用數(shù)據(jù)，并根據(jù)應用數(shù)據(jù)的大小從空閑消息塊鏈表中調取多個總線消息塊，將來自應用進程的應用數(shù)據(jù)拆分后放到多個總線消息塊的存儲區(qū)內，根據(jù)應用數(shù)據(jù)的屬性設置總線消息塊的屬性；將承載應用數(shù)據(jù)的多個總線消息塊的地址插入到應用數(shù)據(jù)的優(yōu)先級對應的待發(fā)送消息塊鏈表中； 步驟三，調用總線調度模塊； 總線調度模塊按優(yōu)先級從高到底的順序依次收集待發(fā)送消息塊鏈表中的總線消息塊，根據(jù)優(yōu)先級的類型，優(yōu)先級最高的總線消息塊調用總線B區(qū)發(fā)送模塊，轉入步驟四；其余總線消息塊調用總線A區(qū)發(fā)送模塊，轉入步驟五； 步驟四，調用總線B區(qū)發(fā)送模塊； 總線B區(qū)發(fā)送模塊向RT端發(fā)送總線消息塊；RT端消息返回后，進入步驟六；由于總線B區(qū)發(fā)送模塊發(fā)送總線消息塊的存儲區(qū)中存載的為優(yōu)先級最高的關鍵指令，總線B區(qū)發(fā)送模塊在發(fā)送時打斷總線A區(qū)發(fā)送模塊的發(fā)送狀態(tài)，將關鍵指令優(yōu)先發(fā)送給RT端，待總線B區(qū)發(fā)送模塊發(fā)送完成后再恢復總線A區(qū)發(fā)送模塊繼續(xù)發(fā)送； 步驟五，調用總線A區(qū)發(fā)送模塊； 總線A區(qū)發(fā)送模塊向RT端發(fā)送總線消息塊；RT端消息返回后，進入步驟六； 步驟六，調用返回消息處理模塊； 返回消息處理模塊接收來自RT端消息，并將處理后的消息返回給應用進程；并且重新將已完成應用數(shù)據(jù)發(fā)送的總線消息塊的地址插入空閑消息塊鏈表中。
2.如權利要求I所述的一種基于搶占式策略的1553B總線通信方法，其特征在于，步驟五中，總線A區(qū)發(fā)送模塊向RT端發(fā)送總線消息塊的步驟為 A.總線A區(qū)發(fā)送模塊將收集到的每個總線消息塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的內容寫到1553B總線的RAM A區(qū)； B.總線A區(qū)發(fā)送模塊設置1553B總線配置寄存器I的當前區(qū)為1553B總線RAMA區(qū)，重置RAM A區(qū)棧指針到RAM A區(qū)棧開始處，設置消息個數(shù)為總線消息塊的個數(shù)，并啟動發(fā)送。
3.如權利要求I或2所述的一種基于搶占式策略的1553B總線通信方法，其特征在于，步驟四中，總線B區(qū)發(fā)送模塊向RT端發(fā)送總線消息塊的步驟為 Al.總線B區(qū)發(fā)送模塊首先停止1553B總線RAM A區(qū)的發(fā)送；BI.總線B區(qū)發(fā)送模塊將收集到的每個總線消息塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的內容寫到1553B總線的RAM B區(qū)，總線B區(qū)發(fā)送模塊設置1553B總線配置寄存器I的當前區(qū)為總線RAM B區(qū)，重置B區(qū)棧指針到RAM B區(qū)棧開始處，設置消息個數(shù)為總線消息塊的個數(shù)，并啟動發(fā)送；Cl.總線B區(qū)發(fā)送模塊設置1553B總線配置寄存器I的當前區(qū)為總線RAM A區(qū)，恢復1553B總線RAM A區(qū)的發(fā)送，結束。
4.如權利要求I或2 —種基于搶占式策略的1553B總線通信方法，其特征在于，步驟六中，返回消息處理模塊處理消息的方法為 RT端消息的返回后，存儲在1553B總線RAM A區(qū)或RAM B區(qū)，1553B總線根據(jù)不同的消息類型將消息寫入至原發(fā)送應用數(shù)據(jù)的總線消息塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中；總線調度模塊調用返回消息處理模塊，返回消息處理模塊根據(jù)總線消息塊格式，分別進行處理，如果是BC->RT格式，讀取1553B總線消息狀態(tài)字判斷總線消息塊是否已發(fā)送成功，如果成功則重新將成功發(fā)送應用數(shù)據(jù)的總線消息塊的地址插入空閑消息塊鏈表中，如果失敗，則記錄發(fā)送錯誤的狀態(tài)，并且重新將失敗發(fā)送應用數(shù)據(jù)的總線消息塊的地址插入空閑消息塊鏈表中；如果 是RT->BC格式、RT->RT格式、RT->RT廣播的格式，則將返回的消息寫入至原承載發(fā)送應用數(shù)據(jù)的總線消息塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，并且將承載返回消息的總線消息塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的內容發(fā)送給中央處理單元CTU的應用進程，重新將承載返回消息的總線消息塊的地址插入空閑消息塊鏈表中。
全文摘要
本發(fā)明屬于計算機總線技術領域，特別涉及一種1553B總線通信方法。其技術方案是一種基于搶占式策略的1553B總線通信方法，包括以下步驟步驟一，調用總線初始化模塊；步驟二，調用總消息組織模塊；步驟三，調用總線調度模塊；步驟四，調用總線B區(qū)發(fā)送模塊；步驟五，調用總線A區(qū)發(fā)送模塊；步驟六，調用返回消息處理模塊。本發(fā)明保證高優(yōu)先級的消息能夠搶占低優(yōu)先級消息的發(fā)送，改變了以往總線消息發(fā)送沒有優(yōu)先級的工作模式，避免了非重要數(shù)據(jù)較長時間占用總線通信信道，使得高優(yōu)先級消息能夠快速響應，為重要數(shù)據(jù)消息的實時傳輸提供了保障，提高了關鍵指令的執(zhí)行效率。并且本發(fā)明這種處理過程對應用層是透明的，處理方式是封裝的，接口是統(tǒng)一的。
文檔編號H04L12/40GK102970202SQ20121048938
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權日2012年11月26日
發(fā)明者詹盼盼, 孫勇, 陸嵐, 何熊文, 李文穎 申請人:北京空間飛行器總體設計部