70年代以來，隨著微電子、計(jì)算機(jī)、控制論的發(fā)展，使得航空電子系統(tǒng)的發(fā)展更為迅速。1980年美國專門制定了軍用1553系列標(biāo)準(zhǔn)與ARINC系列標(biāo)準(zhǔn)，使數(shù)據(jù)總線更加規(guī)范化。目前自動化程度較高的軍、民用飛機(jī)，如F-16、F-117、幻影2000、空中客機(jī)A340等都采用了數(shù)據(jù)總線技術(shù)。數(shù)據(jù)總線技術(shù)在我國航空電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中已有十幾年的設(shè)計(jì)與使用經(jīng)驗(yàn)，本文針對具有代表性的總線標(biāo)準(zhǔn)，包括MIL-STD-1553B、ARINC429、RS485及CAN總線技術(shù)進(jìn)行介紹。

1、MIL-STD-1553B

MIL-STD-1553B總線全稱為飛行器內(nèi)部時(shí)分命令/響應(yīng)式多路數(shù)據(jù)總線，它由美國自動化工程師協(xié)會在軍方與工業(yè)界的支持下制定，正式公布于1978年，1986-1993年進(jìn)行了修改與補(bǔ)充。我國與之對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)就是GJB289A-97。該總線采用冗余的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳輸數(shù)據(jù)率可達(dá)1MB/S，足以滿足第三代作戰(zhàn)飛機(jī)的要求。1553B總線系統(tǒng)主要由總線控制器BC與遠(yuǎn)程終端RT組成，其字長度20bit，數(shù)據(jù)有效長度為16bit，半雙工傳輸方法，雙冗余故障容錯方式，傳輸媒介為屏蔽雙絞線，1553B總線的冗余度設(shè)計(jì)，提高了子系統(tǒng)與全系統(tǒng)的可靠性。

1553B總線的主要功能就是為所有連接到總線上的航空電子系統(tǒng)提供綜合化、集中式的系統(tǒng)控制與標(biāo)準(zhǔn)化接口。該總線技術(shù)首先運(yùn)用于美國空軍F-16戰(zhàn)斗機(jī)。在過去的30年中，MIL-STD-1553B已成功地應(yīng)用于多種戰(zhàn)機(jī)，并且成功應(yīng)用于其它控制領(lǐng)域，如導(dǎo)彈控制、艦船控制等，在海軍與陸軍的武器與維護(hù)系統(tǒng)中已經(jīng)開始采用1553B總線。隨著國防現(xiàn)代化的建設(shè)與武器系統(tǒng)的升級換代，我軍也開始將1553B協(xié)議大量應(yīng)用到武器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。

2、ARINC429

ARINC429總線協(xié)議就是美國航空電子工程委員會（Airlines Engineering committee）于1977年7月發(fā)表并獲得批準(zhǔn)使用的，它的全稱就是數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)（DITS）。協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了航空電子設(shè)備及有關(guān)系統(tǒng)間的數(shù)字信息傳輸要求。ARINC429廣泛應(yīng)用在民航客機(jī)中，如B-737,A310等，俄制軍用飛機(jī)也選用了類似的技術(shù)。我國與之對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)就是HB6096-SZ-01。ARINC429總線就是面向接口型數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，總線上定義了2種設(shè)備，發(fā)送設(shè)備只能有1個(gè)，而接收設(shè)備卻可以有多個(gè)。發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備采用屏蔽雙絞線傳輸信息，傳輸方式為單向廣播式，調(diào)制方式采用雙極性歸零制三態(tài)碼，傳輸數(shù)據(jù)率可達(dá)100kb/s。ARINC429總線結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)、具有高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。

3、RS485總線

RS485就是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制訂并發(fā)布的，它就是在RS422基礎(chǔ)上制訂的標(biāo)準(zhǔn)，RS485標(biāo)準(zhǔn)采用平衡式發(fā)送，差分式接收的數(shù)據(jù)收發(fā)器驅(qū)動總線，其最高傳輸速率為10Mbps。RS485為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在同一總線上最多可以掛接32個(gè)節(jié)點(diǎn)。RS485有兩線制與四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)已很少采用。在監(jiān)控裝置的RS485通信網(wǎng)絡(luò)中采用的就是這種主從通信方式，即一臺上位機(jī)（主機(jī)）帶多個(gè)傳感器（從機(jī)）的控制方式。

RS485總線接口作為多點(diǎn)、差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)?a href="http://hljzzgx.com/v/tag/2364/" target="_blank">電氣規(guī)范，現(xiàn)已成為業(yè)界應(yīng)用較為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)通信接口之一。

RS485串行數(shù)據(jù)總線具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、通信距離與數(shù)據(jù)傳輸速率適當(dāng)?shù)葍?yōu)點(diǎn)使其在工業(yè)控制領(lǐng)域、汽車、艦船系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

4、CAN總線技術(shù)

CAN（控制器局域網(wǎng)）總線就是當(dāng)前現(xiàn)場總線具有代表性的一種總線，就是一種有效支持分布式控制與實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線就是德國Bosch公司從20世紀(jì)80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它就是一種多主總線。其通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá)1Mbit/s。CAN總線通信接口集中了CAN協(xié)議的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余校驗(yàn)、優(yōu)先級判別等工作。

航空航天領(lǐng)域使用的總線系統(tǒng)要求具有很高的實(shí)時(shí)性、可靠性與抗干擾性能等，CAN總線自身存在的一些問題限制了它在這一領(lǐng)域的應(yīng)用：①不可預(yù)測性。CAN總線采取多主競發(fā)的形式，當(dāng)遇到總線多個(gè)節(jié)點(diǎn)要求發(fā)送時(shí)，此時(shí)只有發(fā)送具有最高優(yōu)先權(quán)幀的節(jié)點(diǎn)變?yōu)榭偩€主站。在極端情況下，具有較低優(yōu)先權(quán)的報(bào)文可能在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)無法搶占發(fā)送權(quán)，報(bào)文延遲時(shí)間不可預(yù)知。②信道出錯堵塞。在節(jié)點(diǎn)有可能受干擾或其他原因暫時(shí)或永久失效時(shí)，出錯的主機(jī)會命令CAN收發(fā)器不斷發(fā)送報(bào)文。該信息的格式等均合法，因此CAN沒有相應(yīng)的機(jī)制來處理這種情況。根據(jù)CAN的優(yōu)先權(quán)機(jī)制，比它優(yōu)先權(quán)低的信息就被暫時(shí)或永久堵塞。③系統(tǒng)冗余支持。CAN就是單條總線，而在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用中，為滿足苛刻的可靠性要求多采用雙冗余甚至多冗余總線的方式。CAN本身并不包括像數(shù)據(jù)描述、站地址、連接導(dǎo)向協(xié)議等項(xiàng)目。它只規(guī)范了ISO/OSI7層標(biāo)準(zhǔn)模型中的數(shù)據(jù)鏈路層與物理層，因此，必須通過開發(fā)CAN的較高層協(xié)議來解決這些問題。

5、結(jié)語

航空航天電子系統(tǒng)選用數(shù)據(jù)總線需要綜合考慮通信速率、可靠性、抗干擾性、兼容性、可擴(kuò)展性等要求，MIL-STD-1553B、ARINC429等數(shù)據(jù)總線技術(shù)，由于具有以上優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。

但隨著技術(shù)的發(fā)展，通信速率達(dá)到數(shù)百兆以上的設(shè)備大量出現(xiàn)，以上介紹的數(shù)據(jù)總線技術(shù)已不能滿足新型航空航天飛行器的發(fā)展要求，迫切需要新的技術(shù)支持，相關(guān)內(nèi)容將在“航空航天數(shù)據(jù)總線技術(shù)綜述（二）”中介紹。

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