1553B

MIL-STD-1553B协议详解1目录11553B总线简介..............................................................................................................................21.1参考文献..........................................................................................................................21．2硬件拓扑结构....................................................................................................................21．2．1总线控制器..........................................................................................................31．2．2远置终端..............................................................................................................31．2．3总线监视器..........................................................................................................31．3物理层通讯协议................................................................................................................31．3．1命令字..................................................................................................................41．3．2数据字..................................................................................................................41．3．3状态字..................................................................................................................41．3．4通讯过程简述......................................................................................................51．3．4．2BC到RT的数据传输..........................................................................61．3．4．3RT到RT的数据传输...........................................................................71．3．4．4广播命令数据传输..............................................................................81．3．4．4．1BC到RTS的广播消息..........................................................81．3．4．4．2RT到RTS的广播消息..........................................................81．3．4．5方式命令的数据传输..........................................................................9211553B总线简介MIL-STD-1553B总线是美国空军电子子系统联网的标准总线，是一种中央集权式的串行总线，总线组成包括一个总线控制器，负责总线调度、管理，是总线通讯的发起者和组织者；若干(最多不超过31个)远置终端，另外还可以有一种设备即总线监视器，用于监视总线的运行。该总线采用指令应答方式实现系统通讯，采用冗余通道和奇校验以及相应的错误处理来提高系统通讯的可靠性。1553B是总线接口规律和信号特性的标准，它在物理层上对硬件部件所产生的电信号特性作了严格的规定，在数据链路层和网络层对错误监测的方法和指令响应的格式也作了严格的定义。由于1553B总线具有极高的可靠性，因而在航空、航天、军事等领域的电子联网系统中得到广泛应用。1553B总线采用异步数据传输方式，码速率1Mbps，即每秒106位，数据编码采用曼彻斯特II型码，差分传输，一般下采用屏蔽双绞线作为传输介质。1.1参考文献[1]ACE/MINIACESERIALBC/RT/MTintegrated1553terminaluserguide,DDC公司[2]航空电子综合化,罗志强,北航出版社1．2硬件拓扑结构一个典型的1553B总线硬件系统的拓扑结构见图1.2，总线本身是一个二冗余的结构，包括总线A和总线B，二者互为冗余备份，所有的总线设备(也称为总线接口单元BusInterfaceUnitBIU)BC、RT、BM都以并联方式共享总线的主线部分，主线与子线之间采用总线控制器(BC)BUSCONTROLER总线监视器(BM)BUSMONITOR远置终端0(RT)REMOTETERMINAL远置终端1(RT)REMOTETERMINAL远置终端30(RT)REMOTETERMINAL......图1.21553B拓扑结构BUSABUSB耦合器终端负载主线子线3变压器耦合，子线与1553B设备之间也采用变压器耦合。总线上只能有一个总线控制器(BusControllerBC)，不多于31远置终端(RomteTerminalRT，某些文献也称其为远程终端或者远置单元)，总线监视器是可选的，用于监视总线通讯，一般不参与通讯，也可以RT兼容方式参与通讯。在本文当中，单纯的监视器（Monitor）被称为MT，MT和RT的兼容工作方式称为BM。1．2．1总线控制器总线控制器负责总线调度、管理，是总线通讯的发起者和组织者。由于1553B总线采用中央集权式的总线管理，在整个通讯过程中，只有总线控制器是主动参与总线通讯的，所有的数据传输必须由总线控制器启动，远置终端只能被动的接收或者发送数据，因而任何一次通讯过程都必须由总线控制器参与，远置终端只能被动的接收或者发送和自己有关的数据，对远置终端来说，和自己无关的数据是透明的（看不见的）。总线控制器根据预先设定的通讯协议，主动组织各个远置终端参与通讯，完成数据的传输，合理的通讯协议可以使远置终端主动的向总线控制器发出数据传输请求，总线控制器根据远置终端发出的数据传输请求，组织相应的远置终端接收或送数据。一般来说，总线控制器是某个星载设备的全部功能的一部分，通讯协议的制定、软件、硬件的设计必须统一考虑，必须从系统的高度安排总线的各种消息。1．2．2远置终端远置终端只能被动的接收或者发送和自己有关的数据，对远置终端来说，和自己无关的数据是透明的（看不见的）。远置终端根据预先设定的通讯协议接收和发送数据。由于远置终端只能被动的参与总线通讯,软件的设计和总线控制器的工作方式是密切相关的,因而在软件的设计上必须有充分的安全考虑。和总线控制器一样，远置终端一般也是某个星载设备的全部功能的一部分，远置终端本身只是个通讯的桥梁，通讯软件往往是为数据收集和分发服务的。1．2．3总线监视器总线上的所有通讯过程对总线监视器来说都是可见的，因而总线监视器能够全部或选择性的监视总线的通讯过程，对通讯状态进行分析和判断，给出参与总线通讯的总线控制器和各个远置终端的运行状态和健康状态。总线监视器作为星载设备不是必须的，往往用作总线控制器的备份，监视总线控制器的健康状况，在必要的条件下代替之。1．3物理层通讯协议1553B总线上信息的最小单位为位bit，每20位形成一个字word，每个字的有效信息位为16bit，在有效信息位的前面有3位的同步头，同步头被分为2个一位半，有效信息位的后面有1位校验位，1553B总线数据传送采用奇校验。1553B总线上的一次数据传送过程称为一条消息，每条消息包含至少1个、至多2个命令字，不多于32个的数据字，不多于2个的状态字。41．3．1命令字总线通讯的启动由BC发出命令字开始，命令字的格式见表1.3.1，命令字被分为4个域，依次为远置终端地址5bits、收发位1bit、子地址5bits、字计数/方式码5bits。在总线上的传输格式为同步头3bit，命令字有效数据位16bits，校验位1bit。每次通讯至少传输一个命令字。表1.3.1命令字格式域名称位数说明远置终端地址5表示参与本次通讯的远置终端的地址，其中0到30表示对应的远置终端，31表示所有的远置终端，这类通讯过程称为广播消息，参1.3.4.4收发位1表示参与本次通讯的远置终端是接收数据还是发送数据，其中1表示发送，0表示接收。子地址5每个远置终端的接收发送功能被分为32个子地址，其中1到30表示一般的接收和发送消息，0和31表示方式命令。参1.3.4.5。字计数/方式码5对一般的接收和发送消息，表示本次通讯需要传输的数据字的个数，对于方式命令表示方式码。参1.3.4.5。对于RT到RT的数据传输，BC先发出接收命令字，通知相关的远置终端准备接收数据，然后发出发送命令字，通知相关的远置终端发出需要传输的数据。对于RT和BC之间的数据传输，BC只发出一个命令字，通知相关的远置终端准备接收或者发送数据。详细的通讯过程描述见1.3.41．3．2数据字数据字为需要传输的用户数据,有效位16bits,在总线上的传输格式为同步头3bit，数据字有效数据位16bits，校验位1bit。每次通讯传输的数据字个数由命令字的字计数/方式码域确定,对于非方式码传输,数据字的个数即为BC发出的命令字低5位表示的字计数,对于方式命令,是否需要数据字由方式命令的定义确定,详细内容见1.3.4.5。1．3．3状态字状态字为远置终端向BC发出的响应数据,所有非广播消息至少包含一个状态字,广播消息由于有多个远置终端参与通讯，所有接收数据的远置终端均不发出状态字，状态字的位定义及简单说明见表1.3.3，详细说明见附录1。表1.3.3状态字格式域名称位数说明远置终端地址5表示参与本次通讯的远置终端的地址，由于只有参与非广播消息通讯的远置终端才发出状态字，因而状态字中的远置终端地址只能是0到30。消息错误位1该位置1表示参与本次通讯的远置终端接收到一个非法的命令字，有关命令的合法性检查参2.3。某些文献也称其为消息差错位5测试位1一般置为0，和系统协议有关，一般不使用服务请求位1该位置1表示参与本次通讯的远置终端有数据传输服务请求，有关服务请求位的使用参2.2和2.3。保留位3一般置为0，和系统协议有关，一般不使用广播命令接收位1该位置1表示参与本次通讯的远置终端收到的上一个命令为广播接收命令忙位1该位置1表示参与本次通讯的远置终端不能接收或发送数据,和系统协议有关，一般不使用分系统特征位1该位置1表示参与本次通讯的远置终端所在的分系统出现故障,和系统协议有关，一般不使用,某些