1553B总线已成为在航空航天领域占据统治地位的总线。许多航空装备都带有1553B总线接口，因此利用1553B总线实现模型与实物的实时数据交换以进行半实物仿真，是目前航空装备研制过程中的迫切需求。 世冠科技自主研发的GCAir系统仿真测试验证一体化平台既可以进行虚拟仿真，也可一键切换到半实物仿真。 本文以Controller子系统作为BC，Device子系统作为RT为例，详细介绍了在GCAir中通过1553B总线实现半实物仿真的方法。通过实际收发数据测试，验证了基于GCAir的1553B总线通信能够满足航空装备半实物仿真的需求。
MIL-STD-1553B总线（简称1553B总线）即数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线，是1978年由美国公布的一种串行多路数据总线标准。我国于1987年颁布了相应的国军标GJB289-1987《数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线》，并于1997年颁布了新版本GJB289A-1997。它最初是为飞机提出的内部电子系统连网标准，现已广泛应用于飞机综合航电系统等航空航天、船舶、兵器、电子等领域。
1.实时性好：1553B总线的传输码速率为1Mbps（现已出现支持4Mbps的板卡），每条消息最多包含32个字，传输一个固定不变的消息所需时间短。数据传输速率比一般的通信网高。 2.合理的差错控制措施和特有的方式命令：为确保数据传输的完整性，1553B总线采用了合理的差错控制措施——反馈重传纠错法。 3.总线效率高：1553B总线对涉及总线效率指标的某些强制性要求，如：命令响应时间、消息间隔时间以及每次消息传输的最大和最小数据块的长度都有严格限制。 4.具有命令/响应以及“广播”通信方式：这种方式非常适合集中控制的分布式处理系统。 1553B总线系统主要包括：数据总线终端设备、总线耦合器、专用线缆和末端匹配电阻。数据总线终端设备按照在总线中的作用可分为：总线控制器BC、远程终端RT、总线监控器BM。总线控制器(BC)是总线系统中组织信息传输的终端；总线监控器(BM)是总线系统中指定作为接收且记录总线上传输的信息并有选择地提取信息以备后用的终端；远程终端 (RT)是总线系统中不作为总线控制器或总线监控器的所有终端。 
图1. 1553B总线系统的构成
总线系统信息传输的控制权唯一归总线控制器所有，采用指令/响应型的异步操作，信息传输采用半双工方式，数据总线上的信息流由消息组成，传输方式主要有：BC到RT、RT到BC、RT到RT、广播方式和系统控制方式。1553B消息由命令字、数据字、状态字组成，每个字都是20位。1553B 总线采用异步数据传输方式，码速率1Mbps（已有支持4Mbps的板卡）。数据编码采用曼彻斯特II型码，传输介质一般采用屏蔽双绞线。
1.GCAir简介
GCAir系统仿真测试验证一体化平台是世冠科技基于MBSE思想完全自主研发的一款工业软件，为复杂装备系统研制的正向设计提供了工具支撑，为数字孪生技术落地应用提供了解决方案。GCAir支持多源异构模型集成，从全虚拟到半实物一键切换，能够在同一平台上完成模型在环、软件在环、硬件在环测试，具备连续综合集成测试验证的能力，可应用于复杂装备从设计研发到运行维护的全生命周期。它有以下特点：
a)在GCAir中单击“总线+”按钮新建“1553B总线”，选择“所属库”并输入总线名称，在“总线管理”窗口的“基本属性”选项卡中显示新建总线的基本属性。 
图2.创建1553B总线
图3.1553B总线的基本属性
根据通信接口控制文件，在“报文节点”选项卡中配置总线节点，可设置“消息间隔”、“通信速率”等参数。根据实际的总线拓扑结构配置总线中的BC、RT节点。本例中Controller子系统、Device子系统分别作为BC和RT。 
图4.配置1553B总线节点
通过“报文信号”对1553B总线通信数据进行设置。根据通信接口控制文件，在“报文信号”选项卡中配置通信的报文，包括报文的：报文名称、长度、源节点、源子地址、目标节点、目标子地址和周期等。选中某条报文后，配置该条报文包含的信号，包括“信号名称”、是否是无符号数等。 
根据通信接口控制文件，在“信号释义”选项卡中根据需要对信号进行说明描述，提高模型的可读性。 
a)在GCAir中创建系统仿真模型，包含Controller子系统和Device子系统，两个子系统分别包含控制器模型和设备模型。右键单击Controller子系统选择”属性编辑”，在ICD配置中选择保存总线的库，为子系统添加总线节点（Controller）。用同样的方法，为设备添加总线节点（Device），再将两个子系统连接起来。 注：各子系统的节点类型应根据实际的总线网络确定，本例中Controller子系统、Device子系统分别作为BC和RT，根据配置的总线节点，将其节点分别设为Controller和Device。
b)分别双击进入Controller、Device子系统内部，将模型的输入输出信号与对应的1553B总线信号连接。 
GCAir支持在2D面板中通过“变量表”显示收发数据的实时数值，也可通过“y(t)曲线”显示数据的实时曲线。通过属性设置将信号分别与变量表、曲线相关联。
GCAir软件支持通过1553B总线进行实时数据交换，可通过“一键切换”的方式从虚拟仿真切换到半实物仿真。以Controller子系统作为BC，Device子系统作为RT为例，方法如下： a)从GCAir菜单选择“建模/设置硬件文件”，从列表中选择硬件文件：HWConfig.xml，此文件描述了实际的1553B板卡硬件资源。 
b)右键单击Device子系统，选中“设置为被测硬件”，在“Bus”选项卡中单击“硬件端口”栏，从中选择使用的1553B总线硬件通道，Device子系统外框变为红色。即在半实物仿真中Controller子系统为虚拟模型，Device子系统被设备实物代替。 
c)在外部将选定的1553B总线硬件通道接口、设备接口都连接到总线网络中。 单击更换“引擎按钮”，勾选“获取实时仿真机IP”。 
单击开始按钮进行半实物仿真，可打开2D面板查看1553B总线收发的实时数据或曲线。 a)通过1553B总线向设备实物发送正余弦曲线数据，在2D面板中可以看到发送的曲线如下。 
需要说明的是，以上是以GCAir中的Controller子系统作为BC与一个RT设备通信为例，GCAir也支持与多个RT设备通信，或GCAir中的子系统作为RT与BC通信。 GCAir系统仿真测试验证一体化平台不但可以进行虚拟仿真，也支持通过1553B总线等进行数据通信实现半实物仿真。在GCAir中，只需设置被测硬件，即可一键从虚拟仿真切换到半实物仿真，实现在虚拟模型与实物之间的实时进行数据通信，操作简单方便。通过测试表明，基于GCAir的1553B总线通信能够满足航空装备半实物仿真的需求。 
