MIL_STD_1553B基础知识介绍

1目录一、1553B背景介绍1、1553B的由来2、1553B的应用3、1553B的优点4、EBR-1553二、1553B总线基础知识介绍1、网络拓扑结构2、终端（总线控制器、远程终端、总线监控器）3、传输方式4、数据格式（1）、概述（2）、命令字、数据字、状态字（3）、1553B消息格式5、总线连接（1）、线缆（2）、耦合方式（3）、网络构成2一、1553B背景介绍1、1553B的由来2、1553B的应用3、1553B的优点（1）、线性局域网络结构（2）、冗余容错能力（3）、支持“哑”节点和“智能”节点（4）、高水平的电器保障性能（5）、良好的器件可用性（6）、实时可确定性4、EBR-15533一、1553B背景介绍1、1553B的由来在20世纪60年代以前，飞机机载电子系统没有标准的通用数据通道，各个电子设备单元之间连接往往需要大量的电缆。随着机载电子系统的不断复杂化，这种通信方式所用的电缆将会占用很大的空间和重量，而且对传输线的定义和测试也较为复杂，费用较高。为了解决这一问题，美国SAEA2K委员会在军方和工业界的支持下于1968年决定开发标准的信号多路传输系统，并于1973年公布了MIL-STD-1553标准。1973年的1553B多路传输数据总线成为了未来军机将采用的技术，它取代了在传感器、计算机、指示器和其他飞机设备间传递数据的庞大设备，大大减少了飞机重量，并且使用简单、灵活。4一、1553B背景介绍此标准的修订本于1978年公布，即MIL-STD-1553标准。1980年，美国空军对该标准作了修改和补充。MIL-STD-1553标准，作为美国国防部武器系统集成和标准化管理的基础之一，且已成为一种国际标准。我国于1987年颁布了相应的军标。5一、1553B背景介绍2、1553B的应用该总线标准已广泛用于飞机综合航电系统、外挂物管理与集成系统，并扩展至坦克、舰船、航天等领域.1553B总线6一、1553B背景介绍国外航电系统起步较早，1553B得到美空军、海军、陆军的认可，得到非常成熟和大面积的应用，F16是采用1553A标准的第一种作战飞机。另有F-8、B-1、AV-8B等多款飞机也有采用。我国早在90年代就已立项做1553B协议的研究与产品研制工作，并被纳入军标GJB289A《数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线》，且投入了大量的人力及物力。目前机载，弹载，舰载，车载系统都已经将1553B总线列入系统的核心，这方面的需求量在逐年加大。7一、1553B背景介绍3、1553B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。8一、1553B背景介绍（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。9一、1553B背景介绍（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）、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。10一、1553B背景介绍4、EBR-1553对于低空飞行控制系统中的传感器、制动器、控制器和动力管理系统，要求其具有1KHz的典型刷新频率。而速率仅为1Mbps的MIL-STD-1553协议规范远不能满足要求。为适应这一需要，SAE（SocietyofAutomotiveEngineers）定义了EBR-1553（EnhancedBitRate1553）。EBR-1553遵循MIL-STB-1553协议，采用了星型总线结构，从而使得总线速率达到了10Mbps。11一、1553B背景介绍EBR-1553与MIL-STB-1553协议规范的几个不同点：•不支持RT-RT模式；•每个RT需要一个HUB才可与BC连接；•EBR-1553定义了三种HUB模式：“SPEC”、“SWITCH”、“LINK”；•EBR-1553是根据MIL-STB-1553定义的增强速率总线。12二、1553B总线基础知识介绍1、网络拓扑结构2、终端（总线控制器、远程终端、线监控器）3、传输方式4、数据格式（1）、概述（2）、命令字、数据字、状态字（3）、1553B消息格式5、总线连接（1）、线缆（2）、耦合方式（3）、网络构成13二、1553B总线基础知识介绍1、网络拓扑结构1553B总线（数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线）由数据总线、终端或子系统终端接口组成。通过分时传输（TDM）方式，实现系统中任意两个终端间相互交换信息。多路传输数据总线结构示例14二、1553B总线基础知识介绍2、终端（总线控制器、远程终端、总线监控器）终端是数据总线和子系统的接口电子组件，从功能上说它可以是总线控制器（BC：BusController）、远程终端（RT：RemoteTerminal）或总线监控器（BM：BusMonitor）；从物理结构上说，终端可以是独立组件，也可以包含在子系统中。1553B总线系统采用命令/响应式传输的操作方式。只有当总线控制器发出命令后，远程终端才能作出响应。15二、1553B总线基础知识介绍2、终端（总线控制器、远程终端、线监控器）终端具有以下公共操作能力字的核实：终端应保证每个字符合下列最低要求：a.字以有效同步头开始；b.各个位是有效曼彻斯特Ⅱ形码；c.信息字段16位，外加奇偶校验位；d.字的奇偶校验为奇校验。不符合上述任一项规定的字，即是无效字。16二、1553B总线基础知识介绍超时暂停为了确保系统的传输安全，终端应设置超时暂停的硬件，以阻止超过800.0μs的信号传输。注意，该硬件不应妨碍在响应指令时的正确传输。通过终端在已发生超时的总线上接收一个有效指令字来恢复该超时暂停功能。总线活动监测根据需要，终端应通过“总线活动监测”硬件，判定总线上的信息流动状况，以便不向处于活动状态下的总线再发出任何信息，防止多个传输在同一路总线上发生。17二、1553B总线基础知识介绍2、终端（总线控制器、远程终端、线监控器）（1）、总线控制器（BusController）：BC是总线的控制、管理者，也是所有通信动作的发起者。任何时刻总线上只有一个终端对总线系统实施控制。终端执行总线控制器操作时，负责发送命令、参与数据传输、接收状态响应和检测总线系统。18二、1553B总线基础知识介绍2、终端（总线控制器、远程终端、线监控器）（2）、远程终端（RemoteTerminal）：远程终端应对来自总线控制器的有效指令字作出响应，并按有效指令字所规定的方式进行操作。当指令字符合规定，且指令字中的终端地址与本远程终端的专有地址或公用地址(系统若采用广播操作)相符时，则远程终端应承认该指令字有效。指令字中的远程终端地址字段、发送／接收位、子地址／方式字段、数据字计数／方式代码字段的不适当组合，将导致远程终端的无效传输，远程终端响应接着发生的有效指令。19二、1553B总线基础知识介绍2、终端（总线控制器、远程终端、线监控器）（3）、总线监视器(BusMonitor):用于总线上数据的监视、记录。当终端作为总线监控器时，它应记录总线上传输的信息，以供脱机分析之用(如飞行测试记录、维修记录或任务分析)；或者也应对系统起“监测”作用，用来给备用总线控制器提供信息源，使它接替现行的总线控制器。如果系统给它指派过专有地址，总线监控器应响应含有其专有地址的消息，但不响应其他消息。20二、1553B总线基础知识介绍3、传输方式1553B信号以串行数字脉冲编码调制(PCM)形式在数据总线上传输。采用曼彻斯特II型双相电平码。逻辑1为双极编码信号1/0,即一个正脉冲继之一个负脉冲。逻辑0为双极编码信号0/1,即一个负脉冲继之一个正脉冲。1553B的数据传输为半双工方式。总线上波特率为1Mbps。21二、1553B总线基础知识介绍4、数据格式（1）、概述1553B信息流由一串1553B消息构成。1553B消息由命令字、数据字、状态字组成。命令字、数据字、状态字都应是：3位同步头+16位有效位+1位奇偶校验总共20位构成。1553B数据采用奇校验。22二、1553B总线基础知识介绍1553B字格式23二、1553B总线基础知识介绍4、数据格式（2）、命令字、数据字、状态字①、命令字指令字应由同步头、远程终端地址字段、发送/接收位（T/R）、子地址/方式字段、数据字计数/方式代码字段及奇偶校验位（P）组成。24二、1553B总线基础知识介绍·同步头指令字同步头应是一个无效的曼彻斯特波形。其宽度为3位时，前1.5位时的波形为正，后1.5位时的波形为负，如果紧跟同步头后的一位是逻辑0，那么同步头的后半部分有两个位时的表观宽度。25二、1553B总线基础知识介绍·远程终端地址段紧跟同步头后的5位为远程终端地址段。每个远程终端被指定为一个专有地址，从十进制地址0到十进制地址30均可采用。但是，尽量不采用十进制地址0作为远程终端的专有地址，因为如果采用十进制的0作为远程终端的专用地址，当消息正常响应时，RT回的状态字将是0000,这不利于通信状态的确认。另外，十进制地址31(11111)为所有远程终端的公用地址，供系统采用广播操作时使用。26二、1553B总线基础知识介绍·发送/接收位发送/接收位表示要求远程终端作的操作，逻辑0指定远程终端作接收操作，逻辑1指定远程终端作发送操作。·子地址/方式字段子地址/方式字段用来指定远程终端的子地址，或者用作总线系统进行方式控制时的标记。十进制1（00001）到30（11110）用于指定子系统地址。十进制0（00000）和31（11111）不能用于指定子系统地址，而是用于方式代码控制，表示此时数据字/方式代码段的内容为方式代码。27二、1553B总线基础知识介绍·数据字计数/方式代码字段该字段用来指定远程终端应发送、应接收的数据字的个数或方式代码。在任何一条消息内最多可以发送或接收32个数据字。全1表示十进制记数31，而全0表示十进制记数32。当命令字中的“子地址/方式字段”为（00000）b或（11111）b时，“数据字个数/方式代码字段”的内容为方式代码。•奇偶校验位命令字最后一位用作前16位的奇偶校验。采用奇校验方式。28二、1553B总线基础知识介绍29方式代码表二、1553B总线基础知识介绍4、数据格式（2）、命令字、数据字、状态字②、数据字数据字应由同步头、数据字段和奇偶校验位组成。30二、1553B总线基础知识介绍·同步头数据字同步头是一个无效曼彻斯特波形。如下图。其宽度为3个位时。前1.5位时的波形为负，后1.5位时的波形为正。如果该同步头的前位和后位为逻辑1，则同步头的表现宽度为四个位时。31二、1553B总线基础知识介绍·数据段16位数据。·奇偶校验位数据字的最后一位用作前16位数据的奇偶校验。32二、1553B总线基础知识介绍4、数据格式（2）、命令字、数据字、状态字③、状态字状态字同步头、远程终端地址字段、消息差错位、测试手段位、服务请求位、备用位、广播指令接收位、忙位、子系统标志位、动态总线控制接受位、终端标志位及奇偶校验位组成。如下图所示。33二、1553B总线基础知识介绍状态字格式34二、1553B总线基础知识介绍·同步头(SYNC)：1~3位时同步头与命令字同步头相同。·远程终端地址字段(TERMINALADDRESS)：4~8位时该字段有5位，为发送状态字的远程终端的地址。·消息差错位(MESSAGEERROR)：