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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。
• 37•机载总线是航电系统中的重要组成部分，负责设备间的信息交流和传输。
其性能制约着航电系统的发展，是世界各国重点关注的对象。
本文对民航中迄今为止应用较多的几种机载总线协议进行一定的总结，并由小见大，对未来的机载总线技术发展进行一定的展望。
1.Arinc429概述Arinc429总线协议是由美国航空电子工程委员会(Airlines Elec-tronic Engineering Committee)于1977年7月提出的，并在同年发表和获准使用。
该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，被广泛应用于先进的大型民航运输类飞机中。
B737，B757，B767，B777及A300-A600等诸多机型均采用了Arinc429总线协议。
其具有诸多优点，包括数据资源丰富，数据精度高，结构简单，性能稳定，传输可靠，抗干扰能力强等。
（袁梅，曲方伟，民用机载航空总线发展概述：中国航空学会2007学术年会，2007）Arinc429的标准是一种串行标准，是一种面向接口型的单向广播式传输总线。
该总线上仅可有一个发射器，但可有多个接收器。
在Arinc429总线协议中，信息无法倒流。
信息仅可从一台设备的发射器发出，到达该总线上的接收器。
若两设备需要双向通信，则需要两组Arinc429总线。
传输方式为开环传输，接收器不需要通知发射器接收到信息。
该标准使得设备互换性的物理和电气特性达到最大程度的标准化，提高了设备间的兼容性。
Arinc429总线协议也有诸多缺点，如传输速度慢、线缆冗杂等，已经不适应现在的航空电子系统高度集成的趋势。
由于数据仅能单向传输，其电缆数目、长度等必定极其庞大且难以缩减，占用较大空间和重量，是航电系统进一步大规模集成所不可逾越的鸿沟。
因此Arinc629总线协议问世并在逐渐替代Arinc429总线。
2.Arinc429的传输方式Arinc429通信采用带有奇偶校验的32位信息字，采用双极性归零码的三态调制编码方式，调制信号有“高”、“零”、“低”三种电平。
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。
浅谈航空电子数据总线技术发表时间：2020-06-09T10:48:40.170Z 来源：《当代电力文化》2020年3期作者：李泽张波[导读] 在我们国家经济实力逐渐壮大的今天，航空电子综合化的关键技术之一就是机载高速数据总线,即机载通信网络的建立。
摘要：在我们国家经济实力逐渐壮大的今天，航空电子综合化的关键技术之一就是机载高速数据总线,即机载通信网络的建立。
代表目前航空电子系统综合化程度最高的研究计划是美国的JAST计划,该计划在“宝石柱”和“宝石台”计划中对高速数据总线互联系统技术积累的基础上,为了降低成本,提高性能,提出了统一网络的概念——利用统一网络实现从芯片,板级到机柜(子系统)之间的信息互联,从而降低系统的复杂性和可靠性,实现更高程度的综合化。
关键词：航空；电子数据；总线技术引言在我们国家不断进步、发展的过程中，数据总线作为航空电子系统的“骨架”和“神经”，与航空电子技术的发展同步进行，相互促进，对航空电子系统起着至关重要的作用。
1航空数据总线的概述所谓机载数据总线技术基本是用于机载设备、子系统到模块间的互相连接，利用机载数据总线连成的网络系统，使相互间数据信息能够完成传输。
现在，应用领域已延伸至卫星、坦克、舰船等多种机动性的平台，其实质上是网络互连技术的整体实现。
机载数据总线技术始于航空电子综合系统的不断进步，美军航空电子系统历经了四个时期：第一时期的分立式航空电子系统、通信、导航的独立，早期任务处理时仍然依赖于飞行员的实际判断。
联合式航空电子系统是第二个时期，每一个子系统的功能都是独立的，不一样设备之间数据的交互性也相对比较少。
第三个时期，综合式航空电子系统，主要倡导“模块”理论概念，运用计算机构成信息处理模块，替代子系统，系统扩展性呈现良好势态，功能较为丰富，可以将复杂的问题处理好。
当前是在第四个时期的过渡阶段，使用统一的网络，让子系统、模块、处理芯片都能够实现全面性的互联，该系统有可以容纳错误、扩展性强、低延迟的具体特征。
机载总线技术应用综述及其对飞机性能的影响目前，主要应用于飞机上的机载总线技术有：1.面向数据传输的机载总线技术：如ARINC429、ARINC629等。
这些总线技术主要用于传输飞机的遥测数据、控制命令等重要信息，具有高可靠性和高实时性的特点。
2.面向嵌入式系统的机载总线技术：如MIL-STD-1553B、AFDX等。
这些总线技术主要用于传输飞机上各个控制单元之间的数据，实现飞机各个子系统之间的通信和协同工作。
3. 面向高速数据传输的机载总线技术：如Gigabit Ethernet、Fibre Channel等。
这些总线技术主要用于传输大容量的数据，如高清视频、高速图像处理等。
1.提高飞机系统的可靠性和可维护性：通过应用机载总线技术，可以减少飞机上的电缆数量，简化飞机的布线结构，降低故障发生的概率，并且减少故障排查和维护的难度。
2.提高飞机系统的实时性和响应速度：机载总线技术能够提供高速的数据传输能力，使得飞机各个子系统之间可以快速地交换数据和信息，提高飞机的反应速度和工作效率。
3.提升飞机系统的数据交换能力和灵活性：机载总线技术可以实现多个设备之间的数据共享和交换，使得飞机各个子系统可以实时地共享数据和信息，提高飞机系统的整体效能。
4.降低飞机系统的重量和能耗：应用机载总线技术可以减少电缆的使用，降低飞机的重量，提高飞机的燃油效率，从而降低飞机的能耗和运行成本。
总之，机载总线技术的应用对飞机的设计和性能有着重要的影响。
它能够提高飞机的可靠性、实时性和灵活性，降低飞机的重量和能耗，同时也简化了飞机的布线结构，提高飞机系统的整体效能。
随着航空科技的进步和飞机的不断发展，机载总线技术将在未来得到更广泛的应用和发展。
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。
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。
它的全称是数字式信息传输系统DITS。
●总线上定义了2种设备,发送设备只能有1个,而接收设备却可以有20个。
发送设备与接收设备采用屏蔽双绞线传输信息,传输方式为单向广播式,调制方式采用双极性归零制三态码,传输数据率可达100Kb/s。
●ARINC429广泛应用在先进的民航客机中，如B-737、B757、B-767、A310，俄制军用飞机也选用了类似的技术。
国内与之对应的标准是HB6096-SZ-01●RS485 是串行数据接口标准，由电子工业协会(EIA)制订并发布的，它是在RS422 基础上制定的标准，RS485标准采用平衡式发送，差分式接收的数据收发器驱动总线，其最高传输速率为10Mbps。
RS485 为总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个节点。
RS485 有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现已很少采用。
在监控装置的RS485 通信网络中采用的就是这种主从通信方式，即一台上位机（主机）带多个传感器（从机）的控制方式。
●RS485 总线接口作为多点、差分数据传输的电气规范，现已成为业界应用较为广泛的标准通信接口之一。
●CAN(控制器局域网)总线是当前现场总线具有代表性的一种总线，是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。
CAN总线是德国Bosch公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线。
其通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbit ／s。
CAN总线通信接口集中了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等工作。
●废除传统的站地址编码，代之以对通信数据块进行编码，可以多主方式工作；采用非破坏性仲裁技术，当两个节点同时向网络上传送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响继续传输数据，有效避免了总线冲突。
CSDB（商业标准数据总线）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。
MIL-STD-1553B●MIL-STD-1553B总线全称为飞行器内部时分命令/响应式多路数据总线,它由美国自动化工程师协会在军方和工业界的支持下制定,正式公布于1978年,1986-1993年进行了修改和补充。
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,传输数据率可达1 Mb/S，足以满足第三代作战飞机的要求。
●1553B总线系统主要由总线控制器BC和远程终端RT和组成，其字长度20bit，数据有效长度为16bit，半双工传输方法，双冗余故障容错方式，传输媒介为屏蔽双绞线，1553B总线的冗余度设计，提高了子系统和全系统的可靠性。
ARINC629ARINC629总线是波音公司为民用机开发的一种新型总线数字式自主终端存取通信(digital autonomous terminal access communications,DATAC),这种总线技术在ARINC429的基础上，结合1553B的优点开发出来的，其总线传输率为2 Mb/s,线性拓扑结构,基本能满足现代航空电子系统高速数据的传输要求。
与1553B相同，它也采用了双向传输，传输时采用曼彻斯特码II型双相电平码，而且还进一步使用量电流型耦合器。
与1553B所不同的是，它不再采用集中式控制，因而无需总线控制器，不存在总线控制器失效而造成全系统瘫痪的问题。
比较而言,ARINC629具有自主控制、可双向传输、连接简单、“插入式”兼容等特点，因而在波音-777上得到了广泛的应用,成为机上信号处理、航空电子系统、动力系统、飞机构架系统及自动驾驶仪通信的基础。
可以说，ARINC629总线的推出以及在B777飞机上的应用将使用数据总线技术的发展进入一个新的时代。
MIL-STD-1773●1988年,美国国防部发布了新的军用标准即MIL_STD_1773（飞机内部时分制指令/响应多路传输数据总线）,这个标准主要是对MIL_STD_1553在传输介质上的一个改进,其利用光纤传输介质来取代屏蔽双绞线以及电缆,其他的高层协议与MIL_STD_1553B相同。
●MIL_STD_1773数据总线在20世纪90年代已被美国国家航空航天局(NASA)和海军(NAVY)所使用,其中, F-18战斗机就使用这一标准。
目前,MIL_STD_1773已发展到了双速率、高速度的阶段,其中,波音(Boeing)公司研制了基于MIL_STD_1773标准的双速率的收发器(具有1 Mb/s和20 Mb/s两种速率) ,其中1 Mb/s主要用于MIL_STD_1553B总线,而20 Mb/s主要用于高速数据传输。
STAN-AG-3910●在20世纪90年代初,北约(NATO)在研制欧洲新一代战机时,提出了一种新的数据总线欧洲标准即STANAG3910,这种标准主要是用来改进机载数据总线的传输速率,以适应新一代战机的发展要求。
●STANAG3910也是一种指令/响应协议,采用双速率传输总线结构。
高速通道具有20Mb/s的传输速率,以满足现今绝大多数战机航电子系统之间高速通信的要求,而低速率的MIL-STD-1553B通道主要控制高速率的通信。
使用相同的传输介质可以连接STANAG3910系统和MIL-STD-1553B系统,这样就可以很方便地对MIL-STD-1553B 系统进行升级改进,并且20 Mb/s的高速通道既可采用光纤也可采用同轴电缆作为其传输介质。
使用STANAG3910可以非常有效地对现有MIL-STD-1553B系统进行升级,以提供高传输速率来满足未来战机的发展需要。
这样就可以提高MIL-STD-1553B系统的使用寿命,在新一代战机所要求的高速数据总线和航空电子系统通信稳定性(使用MIL-STD-1553B总线的系统性能非常稳定)上取得较好的结合点。
事实上,欧洲2个军用战机项目均使用了该总线技术,如:英国、德国、意大利、西班牙联合开发的欧洲战斗机(EFA)以及法国单独研制的RAFALE战斗机。
●LTPB(LinearToken Passing Bus)是由国际自动机工程师学会（SAE International）制定的军用数据总线，定义了令牌消息、站管理消息、数据消息三种消息类型，其数据传输速率为50Mbit/s，最多可连接128个终端，消息最大长度为4096个字。
从物理上看，LTPB是星型拓扑结构，易于监控网络上信息的传送及整个网络的状态，从逻辑上看，它按站点地址递增顺序形成环型拓扑结构。
●线性令牌传输数据总线( LTPB)采用令牌传输协议,不需总线控制器,实现了真正的分布式控制、分布式处理。
LTPB总线技术采用光纤传输介质,具有很强的抗电磁干扰能力，其传输总线为广播式总线。
● LTPB对应的标准为SAE AS4074.1，应用于RAH-66、F-22“猛禽”第4代战斗机中。
●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。
FDDI主要用于海军作战系统，已经应用于舰载作战情报指挥系统（C3I）的海军第三代ZKJ-7上，并且还应用于国际空间站中。
FC●光纤通道（Fiber Channel ，简称FC）是美国国家标准委员会（ANSI）的X3T11 小组于1988年开始制定的高速串行传输协议，将计算机通道技术和网络技术有机结合起来，具有全新概念的通信机制。
