机载总线之机载数据总线简介

FC总线技术简介（一）在前面的介绍中，我们介绍了航空航天数据总线技术，并认为FC总线技术由于具备高速率的数据传输特性、较高可靠性、可扩展性强等特点被认为是未来航空总线发展的主要数据总线之一。

因此，在接下来的几期文章中，我们将从光纤通道技术、FC-AE系列标准、FC-AE-1553及FC标准簇等方面进行详细介绍。

在本期中，我们将对光纤通道的相关技术进行介绍，包括分层结构、拓扑结构、端口类型、服务类型及端口单元等方面。

1.光纤通道简介光纤通道航空环境(FC-AE：Fiber Channel Avionics Environment)是光纤通道(Fiber Channel)标准开发组织制定的一簇协议族，用于详细定义可用于光纤通道航空电子环境上的(包含军事以及商业应用)专用系统。

该协议将快速可靠的通道技术和灵活的、可扩展的网络技术有机融合在一起。

FC 协议发展至今，已经能够支持很多上层协议和指令集，例如：MIL-STD-1553B、IP、ATM 等协议以及 HIPPI、IPI、SCSI等指令集，支持光纤和铜缆等多种物理介质。

FC 协议能够很好地实现全双工、半双工和单工的通信模式。

光纤通道的基本特点如下：•高带宽、多媒介、长距离传输：串行传输速率已由最初的1Gbps 提高到4Gbps ，并且正在向更高速率、更大数据吞吐量发展，适用于不同模块间大规模应用数据（如音频、视频数据流）交换；以光纤、铜缆或屏蔽双绞线为传输介质，低成本的铜缆传输距离为25m，多模光纤传输距离为0.5km，单模光纤传输距离为10km；••可靠性与实时性：多种错误处理策略，32位CRC 校验，利用优先级不同适应不同报文要求，并解决媒介访问控制时的冲突，传输误码率低于10-12，端到端的传输延迟小于10us，支持非应答方式与传感器数据传输；••统一性与可扩展性：可以方便的增加和减少节点以满足不同应用需求，拓扑结构灵活，支持多层次系统互连，利用高层协议映射提高兼容和适应能力。

民机机载数据总线概述作者：张烨峰来源：《科学与财富》2018年第30期一、机载数据总线概述现代飞机上各个电子设备或子系统都装备了独立的计算机，而这些计算机除了满足各个功能子系统的实时处理之外，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。

ARINC 429、ARINC 629是世界大型民用客机领域最为重要的机载总线，曾经以优异的性能在大型民用客机领域占据了统治地位，但是随着航空电子技术正在向智能化、模块化、标准化、综合化等方向深层次快速发展，以航空电子全双工交换式以太网（AFDX）为代表的新一代民用航空电子系统互连技术已经崛起，将最终取代ARINC 429、ARINC 629系列总线。

二、机载总线发展现代飞机机载设备结构和总线由 1960 年到现在经历以下演化阶段：（1）分布式模拟系统结构；（2）分布式数字系统结构；（3）集中式数字系统结构；（4）综合模块式数字系统结构。

分布式模拟系统结构：机载设备主要通过大量物理链路连接传递数据，没有通信总线，导致机载设备难以修改和升级，而飞行管理和空中交通管理需要增加或升级民机机载设备。

同时模拟计算机体积庞大。

分布式数字系统结构：数字计算机技术的成熟使其在航空领域开始应用，另一个重要的技术发展是使用半双工串行数字总线，如 429 总线。

429 总线是一种传送速度相对较慢的一对多、半双工串行数字总线。

数字计算机减少计算机体积和重量，通信总线大大减少机载设备硬线连接，同时促使不同厂家产品使用相同的标准接口，简化后续产品升级和修改的压力。

典型的飞机有波音 737、早期波音 767、空客A330。

集中式数字系统结构：数字总线 1553B 的全双工、多终端通信协议、通信速率高，可以连接各主要机载设备，机载设备如飞控系统内部再使用系统总线。

随着新的数字总线 1553B 被确定为北约通用数字总线标准和广泛的使用，大大降低使用成本。

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。

飞机arinc429数据总线譬是．；垒凰．飞机舢阻N c429数据总线龚斌(中国东方航空公司，上海市200335)￡I裔要]A Rl N c429规范是航空电子设备数字数据传输标准。

本文对A Rl N c429总线规范和A RIN c429在飞机中的应用作简要介绍。

巨．艟词]A R I N c429总线；数据通信随着数字技术和计算机技术的不断发展，越来越多的航空电子设备采用了数字化技术，从而使数字传输成为信息传输的主要途径。

A R—l N C429总线是美国航空无线电公司(A R l N C)制定的民用航空数字总线传输标准，目前，大多数民航飞机上的数字信息传输采用了此标准，如空客A310，320、A330／340飞机，波音737、747、757、767等机型。

1A R l N C429总线简介A R I N C429是一种单向广播式数据总线，传输介质由双绞屏蔽电缆组成(一股红色，一股蓝色，屏蔽缕地)。

A R l N C429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。

A R l N C429总线系统的结构是由某～设备的发送装置和另一设备的接收装置以及总线组成。

数据一般从数据源的发送端流入单个接收端，或者多个并联的接收端。

总线数据的传送速率是：高速传输的位速率为100K b／S±1％，低速传输的位速率为12D一145K b，s±1％。

A R I N C429总线E传输的数据有二进制型(B N R)，飞机上许多参数如航向、高度、油量等都用B N R格式。

还有二—十迸制型(BC D)，如D M E距离、真空速、总温等使用B C D格式。

被编成B N R或B C D 格式的数字数据，以串行发i差序列经输出装置(发送端】按三电平双极归零调制方式发送，即发送的数据脉冲有高【+10V)、低(～10V)、零【0V)三个电平状态，高电平逻辑值为1，低电平逻辑值为oo这种传输方式由字的间隔隔开，间隙是4位零电平持续时间作为数据宇的同步基准，间隙后发送的第—位即表示—个新数据字的开始。

1553B航电总线在航空通信中的应用摘要：MIL-STD-1553B总线以其传输的高可靠性、稳定性、使用简单灵活的特点，逐步从飞行控制系统，扩展到航空通信的应用。

本文通过对军用航空总线标准MIL-STD-1553B总线的硬件结构和原理，对传输协议中的字类型、通信传输格式、帧结构做了全面的介绍和剖析；并介绍了其在航空通信中的应用。

关键词：1553B总线；航空通信；协议1．引言1553B总线标准全称MIL-STD-1553B，它始于1968年初，1978年9月21日，在获得正式的书面批准后，作为美国官方的文件公布发表。

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。

航空机载数据总线本质上，是一种实时网络互连的系统工程；通过数据总线将飞机上各计算机构成信息网络，实现信息的有效传输、共享，实现座舱的综合信息显示和控制，从而有效形成综合化的航空电子系统。

2．1553B总线简介1553B总线由美国自动化工程师协会于1978年发布，全称为飞机内部时分制指令/响应型多路传输数据总线，我国与之对应的标准是GJB289A-97。

该总线采用冗余的总线型拓扑结构，传输数据率为1Mb/s。

1553B数据总线上节点分为不同的终端类型:包括总线控制器(BC)、远程终端(RT)和总线监控器(MT)。

BC是在总线上唯一被安排为执行建立和启动数据传输任务的终端，在同一时刻，总线上只允许一个BC存在;RT是用户子系统到数据总线上的接口，它在BC的控制下发送数据或接收数据;MT监控总线上的信息传输，以完成对总线上的数据源进行记录和分析，但它本身不参与总线的通信。

3．1553B总线通信系统的组成1553B总线通信系统一般由若干个子系统通过嵌入式总线接口并经过总线介质互联而成，各个子系统之间操作独立，资源和功能则可以通过网络共享。

图1 1553B总线通信系统的组成1）网络的消息传输由BC得总线表统一控制，严格定义了全网络中每条消息的长度，以及发送和接收的顺序、过程；2）传输方式为半双工方式，一个终端不能实现同时接收与发送数据；3）总线可挂接32个终端，各终端之间信息传输方式有：BC到RT,RT到BC，RT到RT，广播方式和系统控制方式；4）在1553B总线上可以有一个总线监视器，它不响应总线控制器的任何命令，用于监视总线数据及提取数据以便以后的数据分析；5）总线上的信息流由3种类型的字消息组成：命令字、数据字（最长为32字节）和状态字，并有同步位和校验位；6）采用双冗余工作方式，第二条属于备份，即当前路径不通过才启用第二条；7）1553B数据总线传输速率为1Mbit/s，标准规定了2中耦合方式：直接耦合方式和变压器耦合方式。

1 绪论1.1 引言随着科技的发展及战争的需要，战车、舰船、飞机等武器平台上电子设备越来越多，越来越复杂，于是将电子设备按一定的协议联网加以有效地综合，使之达成资源和功能共享已成为必然的规定。

电子综合的支撑技术是联网技术，而武器平台上的联网技术不同于一般的局域网络技术，它特别强调网络的可靠性和实时性[1]。

1553B总线最初是在七十年代末为适应飞机的发展由美国提出的飞机内部电子系统联网标准，其后由于它的高可靠性和灵活性而在其他的机动武器平台上也得到了较广泛的应用。

MIL-STD-1553B是70年代发展起来的“飞机内部时分制指令响应式多路传输数据总线”,它具有可靠性高、速度快、反映灵敏、双冗余等特点,特别合用于快速反映武器系统[2]。

虽然其传输速率只有1Mbit/s,但它并没有因后来发展起来的高速网遭淘汰, 而是随微电子技术和计算机技术的发展而不断提高。

世界上许多集成电路公司和厂家都不断开发和生产集成度更高、通用性更强的1553B总线系列器件。

这些器件优化了1553B总线通讯接口,减轻了主机的通讯承担,从而提高了系统的可靠性[3]。

1.2国内外1553B总线研究发展状况及涉及领域随着时代的发展，对于增长飞机推力、改善气动性能等技术的成熟，航空系统设计任务的重点，逐渐集中在飞机内部的电子设计上。

与此同时，信息工程、计算机技术、控制技术、电子技术都有了长足的进步。

航空电子综合化技术就是在这样的背景下产生的[3]。

技术的核心问题是实现信息采集、解决、分派、存储的一个系统。

MIL-STD-1553B多路总线是综合化航空电子系统设备间的数据互换纽带，它将所有的综合化航空电子子系统连接在一起，共同构成具有特殊性的分布式计算机网络，从而实现综合系统内部的信息共享和系统综合化控制。

航空电子系统中，不仅需要不同的硬件接口来应付不同的航空设备，并且航空设备内部接口连线也十分复杂和混乱，可靠性能也不高[3]。

为了解决这个状况，提出了在航空电子系统中使用数据总线，使得不同的航空电子设备之间可以互相通信。