航空总线

MIL-STD-1553B航空总线的研究

王倩1、田罗莎2

（1计应1232_41 2计应1232_03）

摘要：航空电子综合化的支撑技术是航空总线技术，它负责飞机上各个子系统之间的信息交换和资源共享。分析了航空总线系统的特点和发展趋势，以MIL-STD-1553B这种目前最常用的航空总线为例，研究了它的总线规范、组成结构和传输机理。

关键词：航空电子综合化，航空总线系统，MIL-STD-1553B

1．引言

通用航空总线测试系统的对象是各种

航空总线，所以对各种航空总线传输机理的研究是必不可少的。这里将重点介绍

MIL-STD-1553B航空总线标准。

2．MIL-STD-1553B的概述

MIL-STD-1553B是一种广泛应用于军

事领域的总线结构。在军用机载数据总线方面，它是应用时间最早，也最为持久，它为适应工业和国防军事的需要而提出，具有很高的可靠性和灵活性，因为该技术比较成熟，所以应用比较广泛。目前，它已广泛地应用于军事、工业和科技领域，从大型运输舰、空间补给站、轰炸机到各种战斗机，以及直升机，都有着挂广泛的应用，它甚至用于导弹系统，以及用作飞行器和导弹之间的基本通信协议。

MIL-STD-1553B是关于数据总线的电气特性和通信协议规范的军事标准，它的全称为“飞机内部时分制指令/响应型多路传输数据总线”，该标准规定了飞机内部数字式的命令/响应时分制多路数据总线的技术要求，以及多路数据总线的操作方式、总线上的信息流的格式和电气要求。其作用是提供一个在不同系统之间的传输数据和信息媒介。1973年，美国军方和政府共同推出了它协议标准，于1975年形成最初始版本A，并开始应用于美国军方的F-16战斗机和新型攻击型直升机AH-64A。1978年该协议发展到B版本，同时政府将该协议固定在B版本，也就是MIL-STD-1553标准。一直沿用至今。我国由中国航空工业总公司提出，于1997年11月5日发布了国金标GJB 289-97（数字式时分制指令/响应性多路传输数据总线）经国防科学技术工业委员会批准，1998年5月1日起实施。该标准以成功应用于国内新型战斗机等型号研制项目之中。

MIL-STD-1553数据总线上连接的节点可划分为不同的终端类型，有总线控制器（BC）、远程终端（RT）和总线监视器（MT），一般情况下，这三部分通过多路总线接口（MBI）来实现其功能。通常把MBI嵌在计算机内，在一条数据总线上能够同时连接31个远程终端。总线控制器是在主要职能是执行建立和启动总线上的数据传输。远程终端是用户子系统到数据总线上的接口，它在BC控制下发送数据或接受数据，总线监控器“监控”总线上的信息传输，以完成对总线上的数据源进行分析和记录和分析，但它本身不参与总线的通信。各终端之间信息传输类型有：BC到RT，RT到BC，RT到RT，广播方式和系统控制方式。为了提高MIL-STD-1533B数据总线工作可靠性，通常采用双冗余方式，实际使用中，第二条总线处于热备份状态。总线传输媒介采用屏蔽双绞线，节点耦合方式有直接耦合和变压器耦合，数据传输采用曼切斯特二型码调试信号，信号从高电平回归到低电平标示逻辑状态“1”，低电平归到高电平标示逻辑状态“0”。MIL-STD-1533B数据线典型拓扑结构。

3．组成及结构特点

1553B总线通信系统由一个总线控制器(Bus Controller，BC)和FI若干个远程终端

(7fRemote Terminal,RT)组成。

总线控制器BC是数据总线上被指定执行启动信息传输任务的终端，用于实现整个总线系统的通信调度和本节点与其它节点之间的通信。远程终端RT是连接数据总线与子系统之间所必需的电子部件，用于实现本节点与其它节点之间的通信。

3.1 通信体系结构

1553B航空总线通信体系结构可以用5

个层次来表示，某一层的服务就是该层及其以下各层的一种能力，它通过接口提供给更高的一层。这5个层次分别是：物理层、链路层、传输层、驱动层、应用层。

物理层

各结点之间的物理连接，采用变压器耦合或直接耦合方式。它处理在物理介质上位流的传输并确保只有满足规定物理传输特

性的信号能被传送至Ⅱ链路层。

链路层

在该层上实现按MIL-STD-1553B规程

的消息传送序列。链路层的协议是一个命令／响应协议。一个消息的传输是由一个命令字启动的，还应包括一个状态字和若干数据字(对于远程终端到远程终端传输的情况，一个消息应包括两个状态字和若干数据字)。链路层检查通信错误并报告给总线驱动程序。

传输层

控制多路总线上的数据传输。传输层主要是在担任总线控制器的MBI(Multiplex Bus Interface)板上执行。总线控制器传输层的任务也包括故障处理、主要的和备用的总线通道间的转换及同步。

驱动层

它为应用层提供了方便使用通信子系

统的手段．是应用层与低层软件的接口。为实现应用层的管理功能，驱动层应能控制MBI板的初始化、启动、停止、连接、脱接、启动自测试、监控MBI与主机的数据交换。

应用层

应用层是最高层。应用层协议是应用任务之间的一种通信约定：(1)实现通信系统的管理功能(如启动、维护、重构等)：(2)实现通信系统的解释功能，即根据应用层上的约定构成消息(如描述数据交换的含义、有效性、范围和书写格式等)并通过驱动层发送。反之，则通过驱动层接收并解释消息。

3.2 字格式

1553B是面向消息的控制协议，传输的基本单位是消息——由指令字、数据字和状态字组合而成的有序信息序列。每一种字的长度为20位比特，且都由3部分组成：最高位为同步域(3个比特)、消息块(16个比特)和最低位奇偶位(1个比特)。在同步域中(第l到第3位)1个半比特位为高电平，1个半比特位为低电平。命令字和状态字在同步域中相同，先高电平再为低电平，而数据字相反，先低电平再为高电平。

传输过程中各种字所需的时间：命令字、状态字和数据字均为20微秒，响应时间最长为12微秒。不同帧与帧之间传输是有时间间隔的，一般的时间间隔为lON30微秒。下面我们将分别介绍这三种字。

指令字它只能由现行激活的总线控制

器(BC)发出，它的内容规定了此次传输消息的具体要求。有效信息位中，前5位为RT的终端地址，指明总线控制器要与哪个远程终端对话。发送／接收(T／R)位表明该命令是发送信息还是接收信息，当此位为“1”时，是命令被寻址的终端发送消息，为⋯0’时，则是命令被寻址的终端接收消息。子地址有五位，指明这批要传输的信息是与终端的哪个数据通信缓冲区相关。有效信息中的最后5位是数据字计数，指明了指令字所规定的这一次数据传输要发送的数据块长度。当指令字中的终端地址RT=11111，即为广播消息，此时T／R位为0，要求各终端同时接收由总线控制器发出的数据。还应特别指出的是：在1553B中规定了子地址位全为零，或全为1时，表明该指令是一个管理系统的方式指令，其功能的具体含义由指令字中数据字数的5位表示，称之为方式码。

数据字它可以由总线控制器传输到某

终端或者相反，也可以从某终端传输到另一个终端，这主要取决于消息类型的定义。以占有三位位宽的阿步头标志开始，与指令字不同的是同步字头的特征为先负后正。后面是16位数据字，以最高位在前，最低位在后