机载数据总线简介
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• 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，并于同年同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B737、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-SZ01
航空总线技术
1.3 机载数据总线简介
• 主要介绍目前已投入使用及研究中的机载数据总线。 ARINC-429和629、CSDB、MIL-STD-1553B和1773、 STAN-AG-3838/3910、HSDB、LTPB、FDDI、SCI、 FC、AFDX。
1.3.1 ARINC-429数据总线
1.3.3 MIL-STD-1553B数据总线
• 应用领域 • 主要特征 • 数据总线典型拓扑结构 • 总线控制方式 • 总线上的信息流
应用领域
• 1553B是为适应工业和军事的需要而提出，具有很高的 可靠性和灵活性，加之技术比较成熟，所以应用比较广 泛。
• 目前，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，都有其应用，它甚至用于导弹系统，以及用作飞机 器和导弹之间的基本通信协议。
• CSDB物理层是单向广播式异步串行总线标准，它可以构 成单一信源、多接收器的传输系统。总线数据采用NRZ编 码、差分方式传输。逻辑“1” 规定数据线A相对于数据线B 为“高电平”，逻辑“0” 规定数据线B相对于数据线A为 “高电平”。总线信号的开始位为逻辑“0”，停止位为逻 辑“1”。占8位长的字节被编码成11位的NRZ码传输：起始 位，数据字节，奇校验位和停止位。CSDB总线驱动器和 接收器的电气标准与RS422A电气标准兼容，总线上升时间 和下降时间为：对于高速总线，大于0.8ms并且小于1.0ms； 对于低速总线，应小于8.0ms。CSDB要求每个总线接收器 增加的总线容性负载不能超过600pF，总线驱动器应能够 在容性负载为0~12000pF之间的条件下正常工作。所有的 驱动器和接收器都必须能够抵抗直流28V和交流115V 的瞬 间短路。
• CSDB逻辑链路层是面向字节的传输协议，固定长度的 字节组成消息块，再由一定长度的消息块组合成帧，封 装在数据帧中的不同数据通过各自的地址字节加以区别， 不同的数据帧之间通过同步消息块分割，总线信息结构
如图1-5所示。
• CSDB总线的基本传输单位有：①字节(B)：每个字节占8位，采用 异步方式传输，字节在总线上编码成11位长的NRZ码，包括1个起 始位，8个数据位，1个奇校验位和1个停止位。②消息块(Message Block)：消息块是一组固定长度的有序字节。每个消息块的第一个 字节Byte[0]称为标识(或地址)，消息块通过标识来区分，而不是通 过接收消息块的顺序来识别。消息块的长度是6B，在某条固定的 CSDB总线上，所有的消息块的长度必须固定不变。③帧(frame)： 帧定义为两个同步消息块之间的部分，在某一条确定的CSDB总线 上，帧的定时长度是固定的，并且由互连的航空电子设备所要求的 最大数据更新率决定。CSDB采用的是异步串行传输方式，通过起 始位和停止位完成字节的位同步，因此在编码中不必带有时钟信息。 帧同步通过识别同步消息块：6B的“A5” 来实现，同步消息块标识 了每个数据帧的开始位置。在CSDB数据帧中，数据可以采用BCD 或BNR方式编码，每种数据帧按照地址块，状态块，1个~2个数据 块排列，空闲的数据位可以携带离散量和校验和。
• MIL-STD-1553B总线的主要特征：
• 传输速度为1M bit/s,
• 字的长度为20bit，
• 数据有效长度为16bit，
• 信息量最大长度为32个字，
• 传ຫໍສະໝຸດ Baidu方式为半双工方式，
• 传输协议为命令/响应方式，故障容错是典型的双冗余 方式，第二条总线处于热备份状态，传输媒介为屏蔽 双绞线，总线耦合方式为直接耦合和变压器耦合。
• 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
• 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 2、驱动能力 3、调制方式 4、传输速率 5、同步方式
• 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。
1.3.2 商业标准数据总线（CSDB）
• 商业标准数字总线CSDB提供了面向字节的广 播通信能力，支持低速12.5Kb/s和高速50Kb/s 两种总线速率，目前广泛应用在民航客机、民 用和军用运输机上。CSDB总线标准与ISO/OSI 相对应，CSDB总线体系结构包括物理层和数 据链路层：物理层规定了总线的机械特性和电 气特性，数据链路层给出了数据帧的定义以及 数据帧之间的定时要求，并对总线连接的各种 航空设备的参数做出了详细的规定。
航空总线技术
1.3 机载数据总线简介
• 主要介绍目前已投入使用及研究中的机载数据总线。 ARINC-429和629、CSDB、MIL-STD-1553B和1773、 STAN-AG-3838/3910、HSDB、LTPB、FDDI、SCI、 FC、AFDX。
1.3.1 ARINC-429数据总线
1.3.3 MIL-STD-1553B数据总线
• 应用领域 • 主要特征 • 数据总线典型拓扑结构 • 总线控制方式 • 总线上的信息流
应用领域
• 1553B是为适应工业和军事的需要而提出，具有很高的 可靠性和灵活性，加之技术比较成熟，所以应用比较广 泛。
• 目前，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，都有其应用，它甚至用于导弹系统，以及用作飞机 器和导弹之间的基本通信协议。
• CSDB物理层是单向广播式异步串行总线标准，它可以构 成单一信源、多接收器的传输系统。总线数据采用NRZ编 码、差分方式传输。逻辑“1” 规定数据线A相对于数据线B 为“高电平”，逻辑“0” 规定数据线B相对于数据线A为 “高电平”。总线信号的开始位为逻辑“0”，停止位为逻 辑“1”。占8位长的字节被编码成11位的NRZ码传输：起始 位，数据字节，奇校验位和停止位。CSDB总线驱动器和 接收器的电气标准与RS422A电气标准兼容，总线上升时间 和下降时间为：对于高速总线，大于0.8ms并且小于1.0ms； 对于低速总线，应小于8.0ms。CSDB要求每个总线接收器 增加的总线容性负载不能超过600pF，总线驱动器应能够 在容性负载为0~12000pF之间的条件下正常工作。所有的 驱动器和接收器都必须能够抵抗直流28V和交流115V 的瞬 间短路。
• CSDB逻辑链路层是面向字节的传输协议，固定长度的 字节组成消息块，再由一定长度的消息块组合成帧，封 装在数据帧中的不同数据通过各自的地址字节加以区别， 不同的数据帧之间通过同步消息块分割，总线信息结构
如图1-5所示。
• CSDB总线的基本传输单位有：①字节(B)：每个字节占8位，采用 异步方式传输，字节在总线上编码成11位长的NRZ码，包括1个起 始位，8个数据位，1个奇校验位和1个停止位。②消息块(Message Block)：消息块是一组固定长度的有序字节。每个消息块的第一个 字节Byte[0]称为标识(或地址)，消息块通过标识来区分，而不是通 过接收消息块的顺序来识别。消息块的长度是6B，在某条固定的 CSDB总线上，所有的消息块的长度必须固定不变。③帧(frame)： 帧定义为两个同步消息块之间的部分，在某一条确定的CSDB总线 上，帧的定时长度是固定的，并且由互连的航空电子设备所要求的 最大数据更新率决定。CSDB采用的是异步串行传输方式，通过起 始位和停止位完成字节的位同步，因此在编码中不必带有时钟信息。 帧同步通过识别同步消息块：6B的“A5” 来实现，同步消息块标识 了每个数据帧的开始位置。在CSDB数据帧中，数据可以采用BCD 或BNR方式编码，每种数据帧按照地址块，状态块，1个~2个数据 块排列，空闲的数据位可以携带离散量和校验和。
• MIL-STD-1553B总线的主要特征：
• 传输速度为1M bit/s,
• 字的长度为20bit，
• 数据有效长度为16bit，
• 信息量最大长度为32个字，
• 传ຫໍສະໝຸດ Baidu方式为半双工方式，
• 传输协议为命令/响应方式，故障容错是典型的双冗余 方式，第二条总线处于热备份状态，传输媒介为屏蔽 双绞线，总线耦合方式为直接耦合和变压器耦合。
• 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
• 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 2、驱动能力 3、调制方式 4、传输速率 5、同步方式
• 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。
1.3.2 商业标准数据总线（CSDB）
• 商业标准数字总线CSDB提供了面向字节的广 播通信能力，支持低速12.5Kb/s和高速50Kb/s 两种总线速率，目前广泛应用在民航客机、民 用和军用运输机上。CSDB总线标准与ISO/OSI 相对应，CSDB总线体系结构包括物理层和数 据链路层：物理层规定了总线的机械特性和电 气特性，数据链路层给出了数据帧的定义以及 数据帧之间的定时要求，并对总线连接的各种 航空设备的参数做出了详细的规定。