一、ARINC429总线介绍
ARINC429总线协议是美国航空电子工程委员会(Airlines Engineering Committee)于1977年7月提出的,并于同年节月发表并获得批准使用。它的全称是数字式 信息传输系统DITS。协议标准规定了航空电子设备及有关系统间的数字信息传输要求。ARINC429广泛应用在先进的民航客机中,如B-737、B757、B-767,俄制军用飞机也选用了类似的技术。我们与之对应的标准是HB6096-SZ-01。
ARINC429总线结构简单、性能稳定,抗干扰性强。最大的优势在于可靠性高,这是由于非集中控制、传输可靠、错误隔离性好。ARINC429特点如下:
1、传输方式
单向方式。信息只能从通信设备的发送口输出,经传输总线传至与它相连的需要该信息的其他设备的接口。但信息决不能倒流至已规定为发送信息的接口中。在两个通信设备间需要双向传输时,则每个方向上各用一个独立的传输总线。由于没有1553B总线的BC,信息分发的任务和风险不再集中。
2、驱动能力
每条总线上可以连接不超过20个的接收器。由于设备较少,信息传递有充裕的时间保证。
3、调制方式
采用双极型归零的三态码方式。
4、传输速率
分高低两档,高速工作状态的位速率为100Kb/s。系统低速工作状态的位速率应用在12Kb/s~14.5Kb/s范围内。选定内容后的位速率其误差范围应在1%之内。高速率和低速率不能在同一条传输总线上传输。
5、同步方式
传输的基本单位是字,每个字由32位组成。位同步信息是在双极归零码信号波形中携带着,字同步是以传输同期间至少4位的零电平时间间隔为基准,紧跟该字间隔后要发送的第一位的起点即为新字的起点。
按照ARING 429 总线规定,每个字格式(二进制或二-十进制)由32位组成:1-8位是标号位(LABEL)。它标记出包括在这个传送字内的信息的类型,也就是传送的代码的意义是什么。如传送的是VHF信息,则标号为八进制数030;若是DME数据,则标号为八进制数201等。
9-10位是源终端识别(SDI)。它指示信息的来源或信息的终端,例如一个控制盒的调谐字要送至3个甚高频收发机,就需要标示出信息的终端,即把调谐字输送至那个甚高频接收机。
11-28或29 位是数据组(Data Field),根据字的类型可确定为是11到28还是11到29。它所代表的是所确定的特定数据。如标号为030,则11到29位为频率数据,使用的是BCD编码数据格式,即位11到29。
29到30或31位为符号状态矩阵位(SSM),根据字的类型号为29或30到31。它指出数据的特性,如南,北,正,负等或它的状态。在甚高频内使用30到31位(BCD编码)。
32位为奇偶校验位(P),它用于检查发送的数据是否有效。检查方法是当由1位到31位所出现的高电平的位数(即1的数)的总和为偶数时,则在第32位上为“1”。如果为奇数,则显示为“0”。
在发送每组数据后有四位零周期,它是隔离符号,以便于发送下一组数据。
ARINC429协议芯片国产化
基于对ARINC429规范和HB6096-SZ-01的消化理解,目前的科研院所和相关的单位在这方面作了大量的工作,设计出的协议芯片已经能够完全ARINC429规范。恩菲特科技于2005年推出的EP-H3280就是典型的代表,其性能指标达到国外同类产品水平。基于EP-H3280开发的ARINC429板卡的总线已经包括了PCI、PXI/CPCI、VXI、PC/104、PC/104+、PCMCIA等;在多家航空航天和兵器领域的科研院所和生产单位得到了广泛的应用!
通信控制
文件、数据传输采用命令、响应协议进行,其传输数据为二进制数据字和ISO5号字母表字符两种。文件的结构形式是一个文件由1个~127个记录组成,一个记录又由1个~126个数据字组成。
1、文件、数据传输协议
当发送器有数据要数据要送往接收器时,发送器具通过传输总线发送“请求发送”初始字,接收器收到此初始字后,通过另一条总线以“清除发送”初始字作为应答,表示接收器准备好可以接收数据。发送器收到此应答,先发送第一个记录。
2、传输控制字
传输字包括初始字,中间字和结束字,文件传输用每个字的第30位、第31位表示字类型,文件传输数据为ISO5号字母和二进制数据字。文件传输的标号根据
文件的应用而定,包括管理计算机系统相互通信等,如需要有优先级操控能力,有必要给这些应用中的文件分配一个以上的标号。
二、 MIL-STD-1553介绍
MIL-STD-1553是“飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线”的代称,为美国军用
标准。1553B总线具有高速、灵活的特点,通信效率高,修改、扩充和维护简便。下面列举一些数据:MIL-STD-1553B 是数字命令/响应式时分制多路传输数据总线,传输速率 1M 比特/秒,足以满足第三代作战飞机的要求;字长度 20 比特,数据有效长度 16 比特;半双工传输方式,双冗余故障容错方式,传输媒介为屏蔽双绞线。
1553B总线的冗余度设计,提高了子系统和全系统的可靠性。总线本身(包括总线控制器、双绞线、偶合器等)平均无故障工作时间超过 10,000 小时,在全系统中基本可忽略其故障率,比歼-8Ⅱ原有联结方式好得多。同时可以省去歼-8Ⅱ设备间复杂繁琐的点对点联结,仅此一项可令全电子系统的重量减轻约 5%,并节省空间、功耗。数字传输方式与传统的模电方式相比,速度更快、反应时间更短、保密性更好、抗干扰能力更强,能充分发挥火控设备性能。字差错率小于千万分之一。在后勤维护方面,标准的接口、插卡非常容易拆卸,可以方便的通过数字式工具进行测试/虚拟。经测试仅地面测试一项,就可比以往减少 30% 的维护工时。1553B协议最初是为空军设计的,随着1553B总线的优越性的不断体现和武器装备的升级换代,1553B协议已应用到各个兵种。
1553B总线的优点
1、线性局域网络结构
合理的拓扑结构使得1553B总线成为航空系统或地面车辆系统中分布式设备的理想连接方式。与点对点连接 相比,它减少了所需电缆、所需空间和系统的重量。便于维护,易于增加或删除节点,提高设计灵活性。
2、冗余容错能力
由于其固有的双通道设计,1553B总线通过在两个通道间自动切换来获得冗余容错能力,提高可靠性。通道的自动切换对软件透明。
3、支持“哑”节点和“智能”节点
1553B总线支持非智能的远程终端。这种远程终端提供与传感器和激励器的连接接口。十分适合智能中央处理模块和分布式从属设备的连接。
4、高水平的电器保障性能
由于采用了电气屏蔽和总线耦合方式,每个节点都能够安全地与网络隔离;减少了潜在的损坏计算机等设备的可能性。
5、良好的器件可用性
1553B总线器件的制造工艺满足了大范围温度变化以及军标的要求。器件的商品化使得1553B总线得以广泛地应用在苛刻环境的项目当中。
6、保证了的实时可确定性
1553B总线的命令/响应的协议方式保证了实时的可确定性。这可能是大多数系统设计者在设计使命关键系统中选择1553B总线的最主要的原因。
三、西安方元明科技发展有限公司航电项目部,成立于1994年,致力于总线和嵌入式产品的研发、生产和销售,是国内专业提供嵌入式和航空总线类产品以及解决系统配套方案的高科技企业。我公司自主研发板卡主要包括MIL-STD-1553、ARINC-429、RS232/422/485、计数器、多协议卡及同步器/旋变等,产品系列涵盖了各种通用总线接口形式,并且还有独创的USB接口以及多协议板卡形式,具有便于携带,使用方便、集成度高等优点。产品主要应用于国内各个航空、航天、船舶以及兵器等研究所,形成了以研发、销售、服务的一条龙服务,另外我公司依托于强大的技术团队,还承接各种非标项目,可以根据客户不同的要求为您定制最优的产品。
通过多年来的不断努力已经成为多家知名厂家的代理商,如美国Ballard公司 Excalibur公司,德国TechSAT公司,荷兰ACQ公司等。现有产品种类涉及MIL-STD-1553、ARINC-429、AFDX、FC等总线的测试板卡,包括定制类、特殊定制类板卡。CPCI、VME/VXS、AMC、PC/104等总线形式的嵌入式单板计算机产品,符合各类总线标准的机箱、背板产品,军用加固机,军用液晶显示屏,可直接为用户提供实际解决方案。
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