新一代军用航空总线系统测试方法研究

1394b总线测试技术研究引言数据总线在现代生活工作中使用的十分广泛，它可以作为战场中军用武器系统，进行电子系统相互交换信息，提供实时可靠的高效性通信。

现有传统数据基于电缆总线结构性复杂，电磁兼容能力较差，不能进行高速输送等。

改善此种现状提倡光纤总线技术，目前对光纤数据总线的研究主要为CAN、1773、光纤分布式数据接口、光纤通道、JEE1394b等。

普通1394b总线能快速完成远距离传输，但为提高其可靠性与高确定性，美国汽车工程师协会曾对IEEE- 1394b增加AS 5643标准协议，即《用于军事和飞行器应用的1394b接口需求》（SAE AS5643协议）。

SAE AS5643协议对1394b总线仿真测试对其管理系统，提供更为详细的技术研究。

一1394b光纤总线科技发展飞速光传系统实现总线信号传输，光纤将电信号转化为光信号数据予以传输，提高总线传输速度的同时能高效率防御电磁干扰，增加消息输送的安全性与可靠性。

由于光纤自身重量、体积小于电缆，能降低传输线重量与体积，能很好地节约空间成本。

基于IEE1394总线协议采用静态配置、带宽分配等通讯策略，消除原有不确定因素影响，强化总线通信质量。

增加校验方法结合IEEE-1394b协议，提高总线的容错能力和检测环境，保障总线通信可靠性。

基于1394b光纤总线具有很强的计算能力、可靠性更高、易于维护等诸多优势，可在线实时检测、传输视频图像等拓展空间巨大，因此1394b光纤总线对军事应用、航空电子系统等具有重要意义。

二工作原理1394总线在原有基础上更新ST0F包，增加总线管理、故障监控能力。

初始CC节点配置的ST0F初始包发送至预先配置RN节点，节点初始化后按照CC节点周期发送STOF 包到总线，并对其他RN节点收到的ST0F包开始新帧。

总线所分布的节点获取用户输入的数据，添加到ASM头、VPC校验等组成异步流包，以此来保障数据正确性与完整性。

但是当时间偏移到各节点会将完整的异步流包，按照预先完成的配置发给不同通道。

97基于AFDX 协议总线的仿真与测试■ 刘艳 陈经纬摘要：AFDX 作为新型航空总线技术，在波音、空客等飞机上已经成功应用，在我国民机研发过程中，建立一套完整可靠的AFDX 总线仿真测试系统具有重要的意义。

本文介绍了一种基于AFDX 的协议总线仿真测试系统设计方案，建立了以端系统为核心，采用ICD 配置、多线程、循环缓冲区等关键技术的AFDX 仿真测试系统，并详细说明了各模块设计思路和实现方案，用户可通过该仿真测试系统实现对被测产品的测试和验证。

关键词：AFDX 总线；端系统；仿真测试；实时采集一、引言AFDX 是全双工交换式以太网(avionics full duplex switchedEthernet)的简称，是一种在工业标准以太网的基础上经过补充、修改和限定而形成的适用于航空电子系统互连的确定性网络，为航空电子设备之间的数据交换提供了电气和协议的规范。

随着我国民机项目研发的不断推进，AFDX 作为大中型飞机综合化航空电子互联的关键技术和解决方案，加大对其探索和研究、测试和验证具有很重要的意义。

二、AFDX 简介AFDX 作为新一代航空电子网络传输技术，具有组网规模大和灵活性强的特点，适用于大中型飞机的航空电子系统互联。

它是在传统IEEE802．3以太网的基础上根据航空电子的要求，在实时性、可靠性等方面进行改进，参考和借鉴以太网成熟的技术，又克服了以太网网络不确定性的缺点，满足了机载航空电子系统传输确定性、安全性、可靠性等要求，与传统的1553B 和ARINC429总线相比具有带宽高、延迟低、可靠性强、扩展性好等特点。

AFDX 端系统是AFDX 网络的重要组成部分，为网络中不同设备提供与AFDX 交换机连接的统一接口，实现AFDX 网络中各设备之间安全可靠的数据传输功能，具有全双工、高带宽、确定可靠等特点。

AFDX 网络“确定型”的特性就是由端系统来实现的。

AFDX 网络通过虚拟链路 ( Virtual Link，VL)实现数据的收发机制，完成网络中多个设备之间的数据交互。

航空总线校准技术的研究与应用摘要：根据我公司在总线技术方面的应用，对ARINC429总线、CAN总线、AFDX总线进行技术特点的分析，采用综合总线校准系统产生所需的各种模拟、仿真信号，经过动态链接、驱动程序和数据采集等先进技术，完成对ARINC429总线、CAN总线、AFDX总线的校准。

在目前我国暂无此类校准规范的情况下，通过大量的研究、试验解决了实际校准中的难题，保证了总线校准的量值溯源及实际生产中的计量需求。

关键词：航空总线；ARINC429总线；CAN总线；AFDX总线引言随着航空电子系统的迅猛发展，机载设备及地面设备也飞速革新，电子设备之间的控制与数据交互则越来越重要。

航空总线技术是飞机航空电子设备综合化系统的核心部分，是航空电子系统的“骨架”和“神经”，负责将各类航空电子设备互联以达到信息综合的目的，是飞机各航电设备间信息传输和资源共享的通路。

航空数据总线技术是航空电子系统的关键技术之一。

总线的可靠性直接影响到军事训练和作战任务的完成率，为确保总线类专测设备能正确实现其功能，有必要定期对其进行校准。

由于总线的设计开发是依据各总线的协议进行，对于总线的校准，国内、行业内目前并没有标准的校准规范，如果总线出现故障，将影响飞机整个航电系统的功能，为了保证飞机各系统、子系统的准确可靠以及飞机处于安全的技术状态，必须对总线的测试技术及应用进行自主研究，通过对总线测试技术及应用的研究，建立总线校规范，以满足总线校准的量值溯源及实际生产中的计量需求。

1 主要研究内容和目标目前ARINC429总线、CAN总线、AFDX总线等总线技术正在迅速的发展并应用于我公司飞机的航空电子系统中，总线的可靠性直接影响到军事训练和作战任务的完成率，为确保总线类专测设备能正确实现其功能，有必要定期对其进行校准。

由于总线的设计开发是依据各总线的协议进行，对于总线的校准，国内、行业内目前并没有标准的校准规范，为了保证飞机各系统、子系统的准确可靠以及飞机处于安全的技术状态，必须对总线的测试技术及应用进行自主研究，通过对ARINC429总线、CAN总线、AFDX总线协议的熟悉，研究可实施的ARINC429总线、CAN总线、AFDX总线校准方案，依据不同总线的通讯特点及传输特性进行综合总线校准系统的建立，以满足总线校准的量值溯源及实际生产中的计量需求。

1553B总线测试分析系统
简介
1553B是一种数字化总线标准，主要运用于航空、军事、舰船等领域，采用双绞线或同轴电缆进行数据通信。

1553B总线测试分析系统是一款用于检测1553B 总线协议的设备，它可以通过模拟1553B数据流来测试和分析总线接口和设备的工作情况，进而帮助用户优化总线系统的性能。

功能特点
1.支持1553B协议的数据分析和解码
2.可以模拟1553B总线数据流进行测试
3.支持多种不同的总线速率和带宽
4.可以实时监控总线的状态和传输状态
5.支持数据传输的截获和注入
应用领域
1.航空航天领域：测试飞机上的1553B设备的可靠性和性能，优化总
线系统的稳定性、可靠性以及数据传输速率等。

2.军事领域：测试和维护1553B总线的设备，以确保各种战争情况下
的数据传输的稳定性和安全性。

3.船舶领域：测试和检测1553B总线的设备是否按照船舶的情况进行
优化，以保证船舶数据传输的速率和安全性。

实际操作
1553B总线测试分析系统经过简单的设置和调整，就可以使用。

以下是测试流程的示例：
•首先，将系统连接到1553B总线的接口上；
•然后，配置测试软件，包括总线速率、带宽、存储位置等；
•接下来，进入测试模式，模拟测试；
•最后，测试完毕后，分析测试结果，查看1553B总线的性能是否优化。

1553B总线测试分析系统的出现，对1553B总线协议的测试和优化带来了极大的便利，它可以帮助用户更快速、更准确地检测总线设备的工作情况，并通过数
据的捕获、注入和分析等手段进行有效的优化。

在航空、军事、舰船等领域，使用1553B总线测试分析系统是必不可少的。

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。

MIL-STD-1553B 总线通讯/测试/仿真解决方案天津优蓝科技有限公司⏹概述美国军用标准MIL-STD-1553B（飞机内部时分制指令/响应式多路传输总线）是美国军方专为飞机上的设备制定的一种信息传输总线标准，世界上有许多国家（GJB289A-97是依据MIL-STD-1553B制定的）引用了这个标准，其优越性、可靠性、合理性已被广泛的应用所证实。

天津优蓝1553B总线卡是一种具有智能化、通用化和标准化特征的1553B 多路传输总线通信接口卡。

该卡为33MHz 32 位PCI 总线插卡。

提供CPCI、PCI 多种结构形式。

可作为MIL-STD-1553B标准的通讯或总线仿真、测试卡使用，单功能（BC、RT和BM同时仅一种模式可用）、多功能（BC、2个RT和BM 多种模式同时可用）。

-40℃～＋85℃工业级工作温度。

功能丰富，方便二次开发。

3U CPCI 板卡可提商用型和全加固型两种产品形式。

全加固型可供高可靠性应用和恶劣环境下使用。

⏹应用场合基于MIL-STD-1553B数据通讯，新产品的开发、调试，机载设备的测试，以及构建1553B仿真模拟测试平台⏹应用领域航空机载电子系统、飞机综合航电系统、装甲车辆综合电子系统、舰船综合电子系统、导弹武器系统。

基于MIL-STD-1553B数据通讯，新产品的开发、调试，机载设备的测试，以及构建1553B仿真模拟测试平台。

⏹主要性能●支持多种计算机总线平台：PCI、CPCI、PC104/Plus、ISA●遵循MIL-STD-1553B/GJB289A-97《飞机里面时分制指令/响应型多路传输数据总线要求》协议规范；●单功能、多功能选择；1、2路选择；每路为A、B双冗余通道(2通道)●多功能可支持1个BC、2个RT和1个BM同时工作模式；●使用1553B总线分析软件，可快速完成设备测试、现场调试和数据记录、查询等功能；●BM模式可设置多种过滤条件，降低主机负载；●RT模式支持数据长度和方式代码过滤；●BC可编程配置信息发送条件和发送时间间隔●总线传输速率1Mbps，●支持直接耦合或变压器耦合方式●提供灵活时标模式，BM可提供48位分辨率100ns时标；BC/RT可提供分辨率2us时标●板卡具有64M x 16bit的数据缓存空间，降低主机负载、防止丢数据；●支持中断操作操作模式；●3U CPCI 板卡可提供商用型和全加固型产品；●驱动支持：Windows XP、Win7、Win8、VxWorks、Linux 等等⏹1553B总线分析软件DATABUS-1553主要功能DATABUS-1553总线分析软件是一款基于Windows 平台，针对MIL-STD-1553B 总线进行测试和分析的应用软件。

航空航天数据总线技术综述（三）航空航天数据总线技术发展综述（三）在上一期的“航空航天数据总线技术发展综述（二）”中，我们主要介绍了IEEE1394、FDDI、LDPB及SpaceWire等部分高速航空航天数据总线技术，本期将针对AFDX、TTE、Ethernet及FC总线等通信速率达到百兆以上的高速数据总线技术进行详细介绍。

1. AFDX总线技术航空电子全双工交换以太网（AFDX：Avionics Full-Duplex Switched Ethernet）是基于标准（IEEE802.3以太网技术和ARINC664 Part7）定义的电子协议规范，主要用于实现航空子系统之间进行的数据交换。

AFDX是通过航空电子委员会审议的新一代机载以太网标准，AFDX允许连接到其他标准总线如ARINC429和MIL-STD-1553B等，并允许通过网关和路由与其他的适应ANIRC664但非确定的网络通讯。

AFDX是大型运输机和民用机载电子系统综合化互联的解决方案。

AFDX的传输速率可达100Mbps甚至更高，传输介质为铜制电缆或光纤。

AFDX中没有总线控制器，不存在1553B中集中控制的问题。

同时，AFDX采用接入交换式拓扑结构，使它的覆盖范围和可支持的节点数目远远超过了1553B总线。

AFDX的主要特点如下：(1) 全双工:物理层的连接介质是两个双绞线对，一对用于接收，另一对用于发送；(2) 交换式网络:网络连接采用星型拓扑结构，每个交换机最多可连接24个终端节点，交换机可以级联以实现更大规模的网络；(3) 确定性:网络采用点到点网络，通过使用虚连接以保证带宽；(4) 冗余:双重网络提供了更高的可靠性；(5) 网络传输速率可选择10Mbps或100Mbps 。

空中客车公司在最新研制的A380飞机上就率先采用AFDX总线，同时波音公司在最新研制的787和747-400ER飞机中也采用了AFDX 作为机载数据总线。

航空总线机载测试设备设计与实现确认设备硬件和软件均搭建完毕后，可使用鼠标双击桌面程序图标运行程序。

程序运行前，被测系统处于下电状态，软件自检通过后，自动控制供电模块为被测系统上电。

软件自动检测被测系统电压和电流，如果电压或电流超过阈值，则软件自动对系统断电，并给出错误报警。

系统正常上电后，可以进行Mil-1394B总线检测。

信号质量测试验证运行信号质量测试软件模块，软件通过对示波器进行编程采集总线信号，信号质量测试需要对被测系统的每个引出端口都进行测试。

信号质量测试软件将每个端口的测试数据分别参考Mil-1394B测试规范的标准逐一展示，红色为超差数据，绿色为测试合格数据，测试数据模板可根据不同的速率及场景进行修改、保存。

根据采集的数据进行眼图的量测和绘制，如图2所示。

总线拓扑验证分析鼠标点击Mil-1394B总线拓扑图按钮，此时，软件界面应显示当前测试设备和被测系统组成Mil-1394B络的真实情况，由于被测系统核心产品为飞管计算机，工CC模式，且飞管计算机共有3个Mil-1394B拓扑图中应显示3条独立总线，每条总线上应该有两个节点，分别为被测产品节点和测试设备节点，且被测产品节点应该为根节点，飞管系统测试拓扑图如图3所示。

4.3 协议一致性测试验证协议一致性指标为数据传输层内容，可通过分析产品发送数据和接收数据进行分析判断，此项指标不分析数据有效负载。

运行协议一致性验证模块，软件通过接收被测产品发送的STOF数据、ASM数据进行分析，STOF周期测试项，针对5台设备，每台设备循环测试20次，测试数据如表1所示（设备STOF周期为15ms，表格中测试数据单位为微秒）。

测试样本中的周期误差均小于0.005%，符合系统小于1%的要求，系统工作精度较高。

ASM偏移测试时，因每个设备具备多个偏移，每个偏移的数据包为背靠背发送方式，因此，软件只检测每表测试次数偏移1(配置偏移2(配置图1 软件组成框图图2 测试眼图图3 飞管系统测试拓扑图图4 通信测试在线测试结果。