基于1553B总线的PC/104测控系统

1.概述

MIL-STD-1553是为数据总线定义的军方标准。这种数据总线被用来为各种的系统之间的数据和信息的交换提供媒介，它类似“局域网或者LAN”。

MIL-STD-1553总线的传输速度为每秒1M比特，字的长度为20个比特，数据有效长度为16个比特，信息量最大长度为32个字，传输方式为半双工方式，传输协议为命令/响应方式，故障容错有典型的双冗余方式，第二条总线处于热备份状态;信息格式有BC到RT、RT到BC、RT到RT、广播方式和系统控制方式;能挂31个远置终端，终端类型有总线控制器(BC)、远置终端(RT)和总线监听器(BM);传输媒介为屏蔽双绞线，MIL-STD-1553总线耦合方式有直接耦合和变压器耦合。

本系统采用美国EXC系列MIL-STD-1553总线卡和美国Ampro公司CM420CPU卡使整个系统能在苛刻环境下使用，抗冲击、振动，并可以通过PC104进行能够扩展各种功能卡。温度范围为在-40°C 到 +85°C。

实时操作系统采用美国Ardence公司的Phar Lap Embedded ToolSuite(ETS)操作系统。ETS是一个多任务的实时操作系统，非常容易使用，并且有着极其健壮的、确定的性能。ETS被大量的客户应用在极其苛刻的环境下，证明其性能非常可靠。

2.ETS实时系统简介

ETS是美国Ardence公司开发的一个高性能的微内核可定制裁减的嵌入式实时操作系统。ETS非常容易使用，开发人员可以在几天甚至几个小时之内就完成ETS系统的开发。ETS的开发包(SDK)提供集成到标准Microsoft Visual Studio开发环境的一整套开发工具。通过用ETS开发套件的Visual System Builder工具，开发人员可以根据自己的需求来选择内核组件，快速定制剪裁出自己的嵌入式实时操作系统。ETS被设计成基于Win32 API的操作系统，因此所有标准的Windows风格被继承，包括API函数，内存管理，互斥体，信号量等Windows开发者习惯的一些用法。这使我们可以利用我们已有的编程经验，大大说短了ETS的开发周期。

ETS是微内核的嵌入式实时操作系统。因此其适合于对系统大小、实时性、健壮性要求高的场合。也非常适合于有较复杂图形界面要求的场合。主要用于如下的领域：

●● 航空、航天、军事的机载、车载、舰载设备

●● 分布式实时仿真

●● 工业生产自动化

●● 运动控制、机器人和数控设备

●● 实时数据采集、测量

●● 医疗仪器、设备

ETS的应用架构如图1所示。其特别适合运行在PC/104、ETX等嵌入式板卡上。ETS开发套件集成的便携图形开发包PEG(Portable Embedded GUI)预置很多以类库形式提供的图形控件，包括多种常用的表格、按钮，甚至机载车载设备的仪表等等。这使我们在编写图形应用时一步到位，非常方便!

图 1 ETS应用架构

ETS实时系统的突出优势如下：

●● 亚微秒级的实时性。持续的中断触发速率高达30KHz

●● 微内核。支持I/O图形输出和TCP/IP的内核小于500kB

●● 完全的Win32 API支持

●● 实时USB和TCP/IP的支持

●● 设计部署的灵活性。操作系统内核和应用程序既可以集成一起部署，也可单独相互部署

●● 实时的文件系统

●● 完全Web服务的支持

●● 功能强大的嵌入式图形开发包PEG。内置11个不同的人机接口(HMI)类库，有近百个图形控件

●● 支持实时USB

●● 方便熟悉的应用程序开发工具Microsoft Visual Studio

3.方案构成

4.方案设计

图 2 测量系统框图

如图2所示，该PC/104测量系统主要由5块标准PC/104尺寸的板卡组成，其中4块采用成熟的现有板卡,分别是CPU卡、1553B卡、电源模块卡、模拟输入/输出卡。它们之间通过PC/104总线交换信息。

5.本系统优势

● 可在极其恶劣的环境下使用，保证在-40°C 到 +85°C温度范围内、强冲击振动条件下可靠工作

● 体积小，便携

● 可扩展，根据需要插入其它PC/104板卡，实现额外的功能

● 操作系统实时性能强大，开发简便，它既有DOS的优点，同时又克服了其缺点，同时我们已有的在

● DOS下的应用程序又能很方便地移植过来

● 图形界面丰富，开发快速