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航空机载数据总线介绍2016 . 4Somethings about the DataBus 数据总线用于传送数据信息。
最大的特征：共享与交换常见硬件结构技术指标：•总线的带宽（总线数据传输速率）•总线的位宽（主要对于并行总线有意义）•总线频率（主要对于并行总线有意义）•拓扑结构•传输距离•传输介质•确定性•… …常见软件结构底层驱动（控制芯片）高层协议（可以有多级）用户接口（符合OS设备管理或单独定义）连接器收发器控制芯片（可以有多级）映射寄存器DMA 映射内存双口RAM电缆/电路（传输介质）讲讲技术指标总线的带宽（总线数据传输速率）——代表总线最大数据传输能力… …拓扑结构•点对点•（总）线形•星形•环形•交换式总线的位宽（主要对于并行总线有意义）例如：8/16/32/64/128/256 bit总线频率（主要对于并行总线有意义）例如：16MHz、33MHz、66MHz传输距离•＜10m• 10m – 100m•＞100m（10km）传输介质•同轴电缆•屏蔽双绞线•光纤确定性•传输时间•传输延时•分配带宽•数据传输冲突与仲裁•数据接收的保证性低速中速高速≤ 10M bps ＞10M bps And＜ 100 M bps≥ 100M bpsSomethings about 航空总线系统实时性要求（尤其是控制系统部分）：实时性/确定性相对恶劣的环境（高/低温：-55~100 ℃、机内/外电磁干扰、宇宙辐射）：可靠性/容错能力可用于航空机载的数据总线• ARINC-429（我国标准：HB6096-SZ-01 ）• RS485• CAN• CSDB• MIL-STD-1553B（我国标准：GJB289A-97）• ARINC-629（波音-777）• MIL-STD-1773• STAN-AG-3910• LTPB• FDDI• FC• AFDX/ARINC-664• TTE• IEEE1394• SpaceWire• ARINC-659•……ARINC429●ARINC429总线协议是美国航空电子工程委员会(Airlines EngineeringCommittee)于1977年7月提出的，并于同年同月发表并获得批准使用。
MIL-STD-1５53B总线系统搭建指导文章来源:西安凯锐测控科技有限公司梁富森1.1５53Ｂ总线协议1.11553Ｂ总线介绍ﻩMIL-STD－15５3B（ＧJＢ289A）是一种应用于机载电子设备间通信的共享式总线通信协议,以总线式拓扑结构连接最多31个终端设备互联，传输速率为１Mbｐs，在航空电子总线网络中占有重要地位，在舰船、坦克、导弹及卫星等运动平台上也有广泛的应用。
基本的1５５3B总线拓扑图如图1所示，各个1５５3B终端都是通过短截线连接到总线上，总线的两端必须连接总线匹配电阻。
图1 １５５3B总线基本拓扑图1５５3B总线使用屏蔽双绞线作为传输介质，互连线由主电缆和短截线组成。
主电缆的最长长度一般不超过100米,两端使用与其传输阻抗匹配的总线终端电阻进行端接（如RＴ500078)。
如果主电缆的长度过长,需要考虑传输延时和传输线的影响，1米的电缆的信号传输延时为5.３纳秒。
例如,主电缆的长度为3０0米，则信号在主电缆上的最大传输延时约为1.6微秒。
1５5３B总线消息从BC 端传输到RT端需要1．6微秒的传输延时，响应的状态字从RT端到BC端也需要1.6微秒的传输延时。
响应时间就增加了3．2微秒的传输延时，因此，BC 端增加4微秒的最大响应时间（由1553B协议中规定的１4微秒增加到18微秒)。
短截线是将1553B终端设备连接到主电缆的电缆。
短截线的最大长度取决于它与主总线的连接方式,在直接耦合方式下，短截线长度不超过0.３米;在间接耦合方式下，短截线的长度不超过6米。
１.2间接耦合ﻩ间接耦合，又称变压器耦合。
间接耦合是指终端通过一个次级隔离变压器(如ＤBP20０10）连接到主电缆上，隔离变压器位于终端设备的外部，主电线两端通过阻值等于电缆特征阻抗的电阻与耦合变压器相连，以确保传输线不匹配造成的反射最小。
间接耦合与直接耦合相比，具有较好的电气隔离、阻抗匹配和较高的噪声抑制性能，电气隔离避免了终端故障或者短截线阻抗失配对主总线的影响，在实际的应用中应优先选择变压器耦合方式。
航空总线简介：MIL-STD-1553B（GJB289A）总线简介MIL-STD-1553B是一种具有可确定性的、传输可靠的数据总线。
特别适合使命关键的计算模块与实时传感器和控制器之间互连的应用。
20多年来，它广泛地应用于不同的军事平台(航空系统、地面车辆系统、舰艇系统) 系统,已经发展成国际公认的数据总线标准。
国内航空航天部门都已开始采用该总线进行数据传输、而且许多新型号同类产品也正拟采用该总线用于航电的通讯。
不难看出未来的十年到十五年内它仍将是国内航空航天的主要航电总线之一。
随着现代航电综合化要求的加强，航电通讯系统的重要性不断提高，MIL-STD-1553B作为目前首选的航电总线，其关键作用也日益突出。
在军事方面，目前正进入信息化作战的新时代。
西方发达国家的武器平台绝大部分采用MIL-STD-1553B总线作为连接各个分系统的神经枢纽，可以说基本实现了武器平台的信息化。
这些武器平台包括：战斗机、武装直升机、坦克、战车、军舰，甚至导弹等。
我国军队正处在由机械化到信息化的起步阶段，我国新型战斗机已经全面换装GJB289A(MIL-STD-1553B)数据总线,如：歼八II、歼11、"山鹰" 号新一代教练机、FC-1等，我国军舰也正在采用MIL-STD-1553B数据总线，例如167驱逐舰。
其它武器平台也将逐步采用GJB289A(MIL-STD-1553B)数据总线。
ARINC429总线简介ARINC 429是一种航空电子总线,是美国航空无线电公司(ARINC)制定的航空数字总线传输标准，定义了航空电子设备和系统之间相互通信的一种规范。
它将飞机的各系统间或系统与设备间通过双绞线互连起来,是各系统间或系统与设备间数字信息传输的主要路径,是飞机的神经网络.规范是在ARINC419的基础上立草的,但又独立于ARINC419.过去许多航空设备采用的航空总线种类各异(如ARINC453,ARINC461/568,ARINC573,ARINC575,ARINC582),很难互相兼容.现代飞机电子系统要求各机载航空设备使用统一的航空总线,方便系统集成.ARINC429就是在这种需要下形成规范.ARINC429它具有接口方便,数据传输可靠的特点.目前已经是商务运输航空领域应用最广泛的航空电子总线,如空中客车的A310/A320,A330/A340飞机,波音公司的727,737,747,757和767飞机,麦道公司(97年与波音公司合并)的MD-11飞机等等.另外ARINC429也有在导弹,雷达等领域得到了应用. ARINC429协议规定使用双绞屏蔽线以串行方式传输数字数据信息，信息为单向传输，即总线上只允许有1个发送设备，可以有多个(≤20个)接收设备。
支超有AFDX 数据总线技术AFDX数据总线技术入门基础•机载数据总线概述•机载数据总线概述•军用机载数据总线及其发展•民用机载数据总线及其发展•先进机载数据总线AFDX•AFDX数据总线的基本概念和组成结构•ARINC 664•AFDX的基本概念及其特点•AFDX的组成结构AFDX数据总线技术入门基础•先进机载数据总线AFDX•AFDX数据总线的关键技术•AFDX的虚连接•AFDX中的冗余管理•AFDX的消息流及消息结构•AFDX的传输协议栈•AFDX的设计与实现机载数据总线概述•机载数据总线技术是现代先进飞机电传操纵系统和航空电子综合化最重要的关键技术之一。
•现代飞机上各个电子设备或子系统(如飞行控制/推力控制、火力控制、雷达、通讯导航、控制显示、武器外挂管理、非航空电子监控处理等)都装备了独立的计算机，而这些众多的计算机除了满足各自功能子系统的实时处理以外，还需要进行信息交联达到功能综合的目的，这就导致了航空电子综合系统的出现。
•机载数据总线技术已经成为电传操纵系统和整个航空电子系统的“中枢神经”，是航空电子综合系统的工作支柱。
•通过机载数据总线实现电传操纵系统中各个传感器与各个执行功能单元之间，以及航空电子系统各个单元之间的数据通信，实现信息共享和功能综合，不但要满足各个传感器、功能单元和子系统功能实现实时性要求，还要通过信息交联达到信息共享、功能综合的目的。
机载数据总线概述•机载数据总线技术来源于航空电子综合系统的发展，美军的航空电子系统先后经历了分离式，联合式和综合式三代的发展，目前正处于第四代“先进综合式”的研究阶段。
•在分离式航空电子系统中，导航、雷达、处理器和显示仪表等系统完全独立，是航空电子发展的初期；•联合式航空电子系统中，导航、雷达、火控等子系统通过总线系统(ARINC-429、MIL-STD-1553B等)互联，实现了数据信息级的共享，实现了命令和显示的综合；•综合式航空电子系统中，提出了“模块”的概念取代子系统，在“宝石柱”计划中，提出了7种总线和网络技术，数据总线由1Mbps的MIL-STD-1553B上升到50Mbps的LTPB，使航空电子系统在信息一级实现了更高层次的综合；•在先进航空电子系统中，要求在信号一级实现综合，由于需要处理的数据量急剧增加，而且总线上传输的数据不再仅仅是命令和状态数据，而是存在大量的中间结果数据，从而要求总线应当具有Gbps的带宽和微秒级的数据延迟，提出采用“统一网络”实现子系统之间、模块之间通讯乃至处理。
航空航天数据总线技术综述（二）在上一期的“航空航天数据总线技术发展综述（一）”中，我们主要介绍了MIL-STD-1553B、ARINC429、MIL-STD-1773、ARINC629、CAN总线等中低速的航空航天数据总线技术，本期将针对IEEE1394、FDDI、LDPB及SpaceWire等部分中高速数据总线技术进行详细介绍。
1.IEEE1394总线IEEE1394是由IEEE制定的一种高性能串行总线标准，又名火线(FireWire)。
IEEE 1394协议分为1394a、1394b等，其中1394b可支持高达3.2 Gbps传输速率，并支持光纤传输。
IEEE1394作为商用总线，近年来发展迅速，不仅在工业和测控领域被广泛应用，而且已经逐步深入到航空航天及军事应用领域。
基于1394b的光纤总线系统具有计算能力强、吞吐量大、可靠性高、易于扩展、维护方便、且支持点对点通信、广播通信及支持热插拔等优点，为多模态传感系统、在线实时检测和视频图像传输提供了广阔的空间。
因此，基于1394b光纤总线的军事应用，对于提高武器系统打击精度、机动性和快速性具有重要意义。
IEEE1394b已经使用在军用飞机上，并作为F22猛禽战机上的视频总线，同时也在F35上有所使用。
2、FDDI总线光纤分布式数据接口( FDDI: Fiber Distributed Data Interface) 高速总线由美国海军研究中心提出,由美国国家标准局（ANSI）于1989年制定的一种用于高速局域网的MAC标准。
FDDI是一种按令牌协议传输信息、实现分布式控制、分布式处理的光纤介质总线网络系统。
“令牌”是一个特别定义的信息帧，只有令牌明确寻址的终端才可在总线上发送信息，对总线上每个终端都给定一个握有令牌的时间期,在终端握有令牌的时间期内, 终端主控工作, 可发送信息给其他终端。
FDDI传输速率可达100Mbps，FDDI具有传输速率高、传输距离长、覆盖范围大、可靠性高、安全性高、支持可动态分布传输的特点，因此在上世纪90年代作为先进的光纤组网技术得到了发展与应用。
◼引言民用航空器对航空电子设备传输的速度、可靠性、性能、效率的需求，航空电子设备在复杂结构系统中的运用，航空器机载数据总线在整个飞机航电系统架构中起着核心作用，可以比喻成飞机的“经脉”，贯穿整个飞机系统，操作飞机运转的神经中枢。
新一代的总线技术不断地推出，以适应和满足高速发展的航空电子系统的需求。
在我国大飞机事业迅速发展的背景下，加快民用航空器机载数据总线的研究，以满足自主研发、自主设计、自主制造的需求。
◼1 航空机载数据总线概述民用航空器机载数据总线技术是实现各设备系统之间的数据通信，各设备和子系统之间通过总线联系在一起，组成整个庞大的航空系统网络。
目前民用航空器运用最广泛的是ARINC429数据总线、ARINC629数据总线，以及近几年推出的AIRNC 664 AFDX数据总线。
◼2 应用广泛的航空机载数据总线2.1 ARINC429数据总线民用航空器数据总线一个重大的变革是20世纪70年代和80年代 ARINC429总线的应用，总线上不再需要控制器，以最高100 KB/s的传输速率在各种航空电子设备之间传输数据。
ARINC429全称是数字式信息传输系统，是由美国航空电子工程委员会（AEEC）制定的一种民用航空器机载总线规范。
ARINC429总线通信方式是用带有奇偶校验的32位信息字，并采用双极型归零的三态调制编码方式。
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。
ARINC429数据总线开启了航空电子设备的数字时代，它是一种相对比较慢的串行双绞线数据总线，总线使用的是非集中控制方式。
ARINC429总线上只有一个终端可以发送，多达20个终端可以接收，这使得总线上数据传输有序稳定，不会存在单点故障，传输可靠，错误隔离性好，大大提高了数据传输的稳定性和可靠性。
但ARINC429总线从主系统发出数据，传输到子系统，子系统是不会反馈确认信息的，如需要子系统反馈确认信息主系统，还需要增加另一条总线。
航空数据总线技术入门支超有航空数据总线技术综述前言•航空电子与航空数据总线•航空数据总线（机载数据总线）分类•数据总线协议、拓扑结构、数据总线性能指标ARINC航空数据总线•ARINC-429航空数据总线•ARINC-629航空数据总线CSDB商用航空数据总线•CSDB总线协议•CSDB拓扑结构MIL-STD-1553B及其它军用航空数据总线航空数据总线技术综述•MIL-STD-1553B航空数据总线•MIL-STD-1773航空数据总线•STANAG 3838/3910 航空数据总线LTPB线性令牌传递总线•LTPB总线协议•LTPB拓扑结构FDDI光纤分布式数据接口•FDDI总线协议•FDDI拓扑结构SCI可扩展一致性接口•SCI协议•SCI拓扑结构航空数据总线应用与综合对比航空电子与航空数据总线●航空数据总线技术是现代先进飞机电传操纵系统和航空电子综合化最重要的关键技术之一，决定着飞机性能和航电系统综合化程度的高低。
●航空数据总线技术已经成为电传操纵系统和整个航空电子系统的“中枢神经”。
●机载高速数据总线技术来源于航空电子综合系统的发展，美军的航空电子系统先后经历了分离式，联合式和综合式三代的发展，目前正处于第四代“先进综合式”的研究阶段。
航空数据总线（机载数据总线）分类●ARINC-429、ARINC-629美国无线电公司制订的一种串行标准，为单向总线设计；●CSDB商业标准数字总线由洛克威尔国际公司科林斯通用航空电子分部制定的航空电子设备间互连的串行总线标准；●MIL-STD-1553B、MIL-STD-1773是美国空军制订的一种串行标准，为双向总线设计，MIL-STD-1773采用光纤作为传输介质；●STANAG 3838/3910欧洲一些国家为欧洲战斗机（EFA）研制和装备的数据总线系统，是1553B的欧洲化，为混合传输介质的双速总线；航空数据总线（机载数据总线）分类●LTPB线性令牌传递数据总线；●FDDI光纤分布式数据接口总线；●SCI (可扩展一致性接口)是总结“宝石柱”和“宝石台”计划经验教训，提出了“航空电子统一网络”的概念，美军的最新一代战斗机研制计划“JAST”中提出的“航空电子统一网络”的首选互连协议，也是美军唯一进入21世纪的战斗机研制计划，为实现先进综合式的航空电子系统打下基础。
航空数据总线拓扑结构应用于B-52的MIL-STD-1553B总线航空数据总线拓扑结构和性能指标LTPB星型总线结构FDDI环型总线结构•总线传输速率；•消息字节数；•通讯距离（总线长度）；•寻址能力；•传输协议；•传输介质等。
ARINC-429数据总线●ARINC-429作为单向广播式传输总线，在通讯中总线上只允许有一个发送器，但可以有多个接收器，最多为20个接收器；●采用双极性归零制的三态调制码方式，调制信号由“高”、“零”和“低”状态组成的三电平状态；●通信采用带有奇校验的32位信息字，有5种应用格式:BCD数据字、BNR数据字、离散数据字和两种字母数据字。
ARINC-429数据总线●数据传输：高速工作状态位速率为100Kb/s；●低速状态位速率为12～14.5Kb/s，常用12.5Kb/s；●应用：A310、A300、A320、B757、B767等民用飞机。
CSDB商业标准数字总线●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；●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。
●支持低速12.5Kbps和高速50Kbps两种总线速率；CSDB商业标准数字总线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，总线信息结构见图。
MIL-STD-1553B数据总线●1553B总线采用集中控制指令/响应式通信协议，由1553B总线控制器(BC)全面负责组织总线消息传输、流量控制、差错控制和网络管理；实现整个总线系统的通信调度和本节点与其他节点之间的通信。
●采用半双工传输方式，包括总线控制器BC(Bus Controller)，远程终端RT(remote Terminal)，总线监控器BM(Bus Monitor)及电缆等。
MIL-STD-1553B通讯体系结构●应用层处理管理功能(启动，维护，重构，终止总线通信)和表达功能(解释所交换的数据的意义，核实，标度并格式化字及消息)；建立总线表与通信表，组织数据的发送。
●驱动层提供应用层和较低层之间的软件接口。
●传输层控制航空电子多路总线上的通信, 规定在物理层上每个消息的访问顺序, 故障处理，主要和备用的总线通道间的转换及同步。
●链路层控制每条消息的传输顺序，实现按1553B规程的消息传送序列，检查通信错误并报告给驱动程序。
●物理层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输到数据链路层。
LPTB数据总线拓扑结构●拓扑结构：星型结构；●星型耦合器：有源、无源；●冗余方式：同步、异步。
LPTB数据总线传输协议●LTPB采用一个限时令牌多优先级传输协议，网络上的节点共享一条广播式传输介质，当LTPB 工作时，网络上的节点根据它们的物理地址、编码的大小组成逻辑环路，令牌沿逻辑环路逐节点传输。
●LTPB为了控制这些不同类型的消息延时，通过定时器来管理消息的传输。
每个节点有一个令牌持有定时器THT，用来控制该节点占用的网络带宽，三个令牌旋转定时器TRT，用来控制消息的优先级排序。
FDDI分布式光纤数据接口●拓扑结构：反向旋转的双环结构，反向旋转的双环结构是指同一组节点由两个环连接，两个环按相反的方向传输数据，主环使用顺时针令牌，次环使用逆时针令牌。
●特点：相邻节点直接连接，不需要耦合器件，每个节点相当于一个有源增益器，将信号以接力的方式沿环路传输，对接收器动态范围和灵敏度要求不高，因此网络规模可以很大。
FDDI传输协议●FDDI中每一节点相当于一个消息转发器，如果消息中的目的地址与本地节点地址匹配，则将该消息拷贝至节点缓冲区，再将消息传递给下一节点；●消息中的状态域标志给出消息的错误、地址识别和消息拷贝等信息，所有消息都绕环一周回到该消息的发送节点，然后检查该消息是否发送成功并将其撤销。
●同步消息：指有延迟时间限制的控制、显示、遥测、话音等周期消息，强调消息的实时性。
●异步消息：指没有延迟时间限制的网络管理、交互任务、大数据块消息等非周期消息。
●FDDI为节点的同步消息分配有一定的带宽，并可将异步消息分为若干优先级(最多8个优先级)。
SCI可扩展一致性接口●基于“宝石台”计划和JAST计划的联合攻击机(JSF)项目对航空电子高速数据总线(统一网络)的技术需求而提出、发展和建立。
●设计目标：实现由超级计算机，海量存储器构成的多处理器、多计算机系统组成的未来的航空电子系统的互联。
●SCI使用单向点对点的缓冲器插入环技术，在克服总线技术固有缺陷、支持灵活拓扑的同时，提供统一的类似总线的服务。
✓单向点对点互联使传输信号不易受到干扰;✓缓冲器插入环技术允许环中有多对节点同时通信，提高吞吐量;✓协议只对接口规范做了定义，支持灵活的拓扑链接;✓分离事务协议，在提供类似总线服务的同时，减小事务与传输距离之间的藕合程度;✓既可与存储器总线接口，提供共享存储器-致性映像;也可与传统I/O总线接口，支持消息传递。
SCI可扩展一致性接口●SCI基本协议包括三个层次。
●物理层，逻辑层和缓存一致层(可选)。
物理层对SCI的数据链路规范，链接方式及网络接口等做规定；●逻辑层主要规定了SCI的数据包格式，并描述了事务协议，详细的逻辑协议由C代码表述；●缓存一致层是SCI提供的最为复杂的服务，主要是针对并行计算的共享存储器模型而提出的，该部分在SCI基本协议的正式标准中是可选部分。
SCI可扩展一致性接口SCI的基本环型拓扑和接口模型SCI提供单向点到点的互连，SCI既支持串行互连也支持并行互连，既支持光纤介质也支持电介质，可以支持从芯片之间，板级之间，乃至系统域和局域网之间的互连。
●SCI有两种互连链路标准:18-DE-500并行链路采用电介质，差分信号传输，单个信号线提供的带宽为500M bps，主要用于高性能多计算机系统互连，可以提供高达8G bps的互连带宽(18根信号线中有16根用于传递数据)；1-F0-1250串行链路采用光纤介质，提供1.25G bps的互连带宽，主要用于长距离的互连。
●SCI的基本拓扑为环形互连，由于SCI只对接口规范做了规定，因此SCI可以支持灵活的拓扑形式:可以作为连接各种总线的桥、可以替代背板总线提供板级互连、通过使每个接口具备多个SCI接口从而构成2D Mesh、3D Mesh，方格互连等，SCI还支持构成2D Mesh、3D Mesh，方格互连等，SCI还支持交换式环境，由交换机构成的多级交换式环境可以提供高性能、可扩展的互连。
SCI的逻辑链路层协议●SCI的基本传输单位是符号，每个符号长2个字节；●SCI提供统一的类似总线的服务，有读事务(Read XX)、写事务(Write XX)，移动事务(Move XX)和锁定事务(Lock)，SCI也支持广播方式传递数据；●SCI中每一个事务都由子操作(Sub Action)组成，每个子操作又包含两种消息的传输。
SCI的逻辑链路层协议实现SCI的分离事务协议及事务类型A310B777ARINC-629B757B767F-15F-16 F-22F-117JSF LTPB航空数据总线综合对比致谢!感谢有关领导、同事的关心、支持和帮助，在此表示衷心感谢！。
