探讨载荷电子设备与平台控制器间的指令通信异常问题_宣浩.pdf

敬请登录网站在线投稿(t o u g a o.m e s n e t.c o m.c n)2 0 2 3年第4期 7 7 探讨载荷电子设备与平台控制器间的指令通信异常问题宣浩,张宏财(中国电子科技集团公司第3 8研究所,孔径阵列与空间探测安徽省重点实验室,合肥 2 3 0 0 8 8)摘要:本文论述了在某载荷电子设备与平台控制器联试过程中,载荷电子设备与平台控制器之间发生指令通信异常的问题,针对该通信异常问题,列出故障树,对问题原因进行机理分析,并给出了相应的解决方案。关键词:1 5 5 3 B总线;中断初始化;非法操作中图分类号:T P 3 6 8.1 文献标识码:AD i s c u s s t h e P r o b l e m o f A b n o r m a l C o m m a n d C o mm u n i c a t i o n B e t w e e n L o a d E l e c t r o n i c E q u i p m e n t a n d P l a t f o r m C o n t r o l l e r X u a n H a o,Z h a n g H o n g c a i(K e y L a b o r a t o r y o f A p e r t u r e A r r a y a n d S p a c e A p p l i c a t i o n,C h i n a E l e c t r o n i c T e c h n o l o g y G r o u p C o r p o r a t i o n N o.3 8 R e s e a r c h I n s t i t u t e,H e f e i 2 3 0 0 8 8,C h i n a)A b s t r a c t:T h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e a b n o r m a l c o mm a n d c o mm u n i c a t i o n b e t w e e n l o a d e l e c t r o n i c e q u i p m e n t a n d p l a t f o r m c o n t r o l l e r d u r i n g t h e t e s t o f l o a d e l e c t r o n i c e q u i p m e n t a n d p l a t f o r m c o n t r o l l e r.A i m i n g a t t h e a b n o r m a l c o mm a n d c o mm u n i c a t i o n p r o b l e m,t h e f a u l t t r e e i s l i s t e d,t h e m e c h a n i s m o f t h e p r o b l e m i s a n a l y z e d,a n d t h e c o r r e s p o n d i n g s o l u t i o n s a r e g i v e n.K e y w o r d s:1 5 5 3 B b u s;i n t e r r u p u t i n i t i a l i z a t i o n;i l l e g a l o p e r a t i o n0 引 言某平台控制器和载荷电子设备及平台综电管理单元之间采用两级1 5 5 3 B总线通信方式,平台控制器作为R T与综电管理单元通过1 5 5 3 B总线进行通信,作为二级总线的B C与载荷电子设备进行通信。在某次系统试验过程中,载荷电子设备与平台控制器发生指令通信异常,现象为载荷电子设备能够从1 5 5 3 B总线向平台控制器发送工程参数数据,但是不能接收/响应1 5 5 3 B的广播信息(时间码、姿轨信息)和指令信息(模式控制)。本文就载荷电子设备与平台控制器指令通信异常问题,列出故障树,对通信异常原因进行机理分析,并给出了相应的解决方案。1 总线接口设计载荷电 子 设 备 采 用 的1 5 5 3 B接 口 芯 片 为7 7 2所 的B 6 5 1 7 0 S 6 R H(简称6 5 1 7 0)芯片,仅能工作在R T模式下,B 6 5 1 7 0 S 6 R H作为R T,与F P G A(X Q 4 V S X 5 5 1 0 F F 1 1 4 8 M芯片,后文简称V 4)的连接电路原理图如图1所示。由于F P G A芯片接口电平为23.7 5 V,设计中采用3.3 V电压;B 6 5 1 7 0 S 6 RH接口电平为25 V,设计中电压采用5 V。F P G A发出的电平信号符合B 6 5 1 7 0 S 6 RH的信号分辨范围,能够被正确识别,反过来,B 6 5 1 7 0 S 6 RH发出的电平信号却不符合F P G A的信号分辨范围,因此需通过B 5 4 A C S 1 6 4 2 4 5 S RH F(简称2 4 5)电平转换芯片对F P G A芯片和1 5 5 3 B协议芯片进行电平转换。图1 1 5 5 3 B接口框图2 故障树分析排查F P G A(V 4)B 6 5 1 7 0 S 6 RH接 口 逻 辑 的 功 能 是 根 据MC U(器件为A T 6 9 7 F,软件配置项为任务管理软件)的读写操作,产生与1 5 5 3 B接口芯片写入读取时序相符的时序信号。依据前期问题表现现象及排查情况,以“载荷电子设备与平台控制器指令通信异常”为顶事件,列出故障树。故障树1级中间事件有1个,2级中间事件有1个。整个7 8 M i c r o c o n t r o l l e r s&E m b e d d e d S y s t e m s 2 0 2 3年第4期w w w.m e s n e t.c o m.c n 故障树的底事件共8个,如图2所示。图2 故障树 经以上故障排查与分析,故障定位于在载荷电子设备中断初始化前对中断屏蔽寄存器进行了非法操作,导致A T 6 9 7 F中断产生逻辑单元工作不正常,造成I O 3中断服务程序触发不正常,任务管理软件在收到1 5 5 3 B消息后无法进入中断服务程序进行处理,导致故障。3 机理分析载荷电子设备与平台控制器指令通信异常故障现象为:平台控制器可以正常地取走载荷电子设备的6 4字节大小的工程参数,但平台控制器会检测到载荷电子设备服务请求位超过两分钟不清除,并且载荷电子设备下传的工程参数中当前时间为载荷电子设备自守时,没有对时,并且工程参数中没有丢弃指令类型和指令计数,说明载荷电子设备没有对平台控制器广播的时间码进行接收处理。分析载荷电子设备任务管理软件的1 5 5 3 B接收和发送流程如图3和图4所示。载荷电子设备初始化成功后,通过B 6 5 1 7 0 S 6 RH芯片接收1 5 5 3 B总线数据。当接收到1 5 5 3 B总线数据时,B 6 5 1 7 0 S 6 RH芯片会产生取数中断。任务管理软件将根据该中断接收数据,1 5 5 3 B接收信息流程如下:通过A T 6 9 7 F的I O 3端口接收来自1 5 5 3 B芯片B 6 5 1 7 0 S 6 RH的外部中断。图3 1 5 5 3 B接收流程 敬请登录网站在线投稿(t o u g a o.m e s n e t.c o m.c n)2 0 2 3年第4期 7 9 图4 1 5 5 3 B发送流程 读 取B 6 5 1 7 0 S 6 RH 中断状态寄存器,并判断中断是否为单消息结束中断或循环缓冲翻转中断,若是,则进行后面的读取消息流程;若不是上述两种中断,则不读取,中断服务程序返回。读取消息流程如下:读取B 6 5 1 7 0 S 6 RH当前栈指针,根据上一次命令栈指针和本次读取命令栈指针的值计算本次接收到的消息数。从前次中断结束位置开始读取消息描述栈内容(根据消息数依次读取,每条消息描述符占4字节)。读取消息描述符中R T块状态字,判断状态字b i t 6是否为1。若是1,则认为收到的消息非法,结束读取消息流程;若为0,则继续下一步。读取消息描述符中的命令字,根据命令字的b i t 1 0(接收/发送位)来判断本次指令方向是B C至R T还是R T至B C。若方向为R T至B C,则本次为发送消息中断,根据命令字解析得到消息子地址,若为6,则判断是平台控制器B C发送的取数据指令,此时将配置寄存器#1中的服务请求位置为1(无效),矢量字置为0 x 0 0 0 0。如果方向为B C至R T,则本次为接收消息中断,根据命令字对子地址、消息长度进行解析,根据消息描述符中的接收数据缓存区指针,从接收数据缓存区读取本次1 5 5 3 B消息数据,并根据不同子地址对接收数据进行处理。从处理流程中可以看出,任务管理软件对于B C发送到R T的指令接收均是在I O 3中断中进行处理,如果任务管理软件检测到本次指令是R T至B C的指令,那么说明此时平台控制器会取走任务管理软件填写在B 6 5 1 7 0 S 6 R H芯片发送子地址6的工程参数,因为平台控制器是强制取数据,所以收到本次R T至B C的指令后,任务管理软件在I O 3中断中清除服务请求位,并且清空矢量字。结合故障现象和软件处理流程,任务管理软件对所有R T至B C的指令都没有响应,并且服务请求位一直不清,但1 5 5 3 B物理链路正常,并且下传的工程参数保持初始化状态,因此,可得出任务管理软件没有响应I O 3中断,导致通信异常。对故障现象进行排查分析,在中断相关寄存器初始化之前,任务管理软件对中断屏蔽寄存器进行了非法操作,此时中断悬挂寄存器和中断屏蔽寄存器处于上电初始化状态,寄 存 器 值 存 在 不 确 定 状 态。若 中 断 悬 挂 寄 存 器(I T C)I O 3中断位 未 被 清 除 为0,且 对 中 断 屏 蔽 寄 存 器(I TMP)的I O 3位进行了使能,则根据A T 6 9 7 F中断生成逻辑单元的工作流程,会向指令单元生成中断,而此时对应的中断3并未挂接任何中断服务程序。若生成中断,则软件跳转状态未知,可能会对后续中断初始化完成后中断生成逻辑单元的正常工作产生影响。根据A T 6 9 7 F处理器生产厂家A t m e l公司提供的示例程序,在函数入口调用函数c l e a r_a l l_i n t e r r u p t s(),在函数内部对I T C寄存器低1 6位全部写1,清除所有I T P寄存器中断悬挂,而出现故障时,程序并未按照标准流程对I T P寄存器进行初始化,因此可能会对中断生成逻辑单元造成非预期影响。4 结 语经过对故障现象的排查分析,问题定位于任务管理软件在上电初始化过程的中断初始化完成之前,对A T 6 9 7 F中断屏蔽寄存器进行了非法操作,导致A T 6 9 7 F收到中断后,中断产生电路没有正确产生I O 3中断,从而造成任务管理软件未能进入I O 3中断服务程序。纠正措施为在任务管理软件正样装星版本中删除在中断相关寄存器初始化完成之前对中断屏蔽寄存器I TMP进行的对中断的先关后开操作。参考文献1 张宏财,宣浩.基于1 5 5 3 B通信的总线竞争分析与解决方案J.单片机与嵌入式系统应用,2 0 1 8(1 0):8 1 0.2 商伟峰,冯建文.基于F P G A的1 5 5 3 B总线远程终端的设计与实现J.无线电工程,2 0 1 4(1 2):5 5 5 8.宣浩(硕士研究生),主要从事综合电子技术方面的设计与开发。通信作者:宣浩,h a o h a o 2 2 4 3 2 51 6 3.c o m。(责任编辑:薛士然 收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 9)1 5 8 武乾文,奚留华,郭晓宇.一种基于应用模式的D S P测试技术J