-
MIL-
STD-1553B
航空总线的研究
王倩
1
、田罗莎
2
（
计应
1232_41
计应
1232_03
）
1<
/p>
2
摘要：
航空
电子综合化的支撑技术是航空总线技术，
它负责飞机上各个子系统之间的信息交换和资源
共享。
分析了航空总线系统的特点和发展趋势，以
MIL-ST
D-1553B
这种目前最常用的航空总线为例，研究了它的
总
线规范、组成结构和传输机理。
关键词：
航空电子综合化，航空总线系统，
MIL-
STD-1553B
1
．引言
通
用航空总线测试系统的对象是各种
航空总线，
所以对各种航空总
线传输机理的
研究是必不可少的。这里将重点介绍
MIL-
STD-1553B
航空总线标准。
2
．
MIL-
STD-1553B
的概述
MIL-
STD-1553B
是一种广泛应用于军
事领域的总线结构。<
/p>
在军用机载数据总线方
面，它是应用时间最早，也最为持久，它为
适应工业和国防军事的需要而提出，
具有很
高的可靠性和灵活性，因为该技术比较成
熟，所以应用比较广泛。目前，它已广泛地
应用于军事、
工业和科技领域，
从大型
运输
舰、空间补给站、轰炸机到各种战斗机，以
及直升机，
都有着挂广泛的应用，
它甚至用
于导弹系统
，
以及用作飞行器和导弹之间的
基本通信协议。
MIL-STD-1553B
是关于数据总线的电<
/p>
气特性和通信协议规范的军事标准，
它的全
称为“飞机内部时分制指令
/
响应型多路传
< br>输数据总线”
，
该标准规定了飞机内部数字
式的命令
/
响应时分制多路数据总线的技术
要求，
以及多路数据总线的操作方式、
总线
上的信息流的格式和电气要求。
其作用是提
供一个在不同系统之间的传输数据和信息
媒介。
1973
年，
美国军方和政府共同推出了
它协议标准，
于
1975
年形成最初始版本
A
，
并开始应用于美国军方的
F-16
战斗机和新
型攻击型直升机
AH-64A
。
1978
年该协议发
展到
B
版本，
同时政府将该协议固定
在
B
版
本，也就是
MIL-STD-1553
标准。一直沿用
至今。
我国由中国航空工业总公司提出，
于
1997
年
11
月
5
日发布了国金标
GJB 289-97<
/p>
（数字式时分制指令
/
响应性多路传输数
据
总线）经国防科学技术工业委员会批准，
1998
年
5
月
1
日起实施。
该标准以成功应用
于国内新型战斗机等型号
研制项目之中。
MIL-STD-1553
< br>数据总线上连接的节点
可划分为不同的终端类型，有总线控制器
< br>（
BC
）
、
远程终端
（
RT
）
和总线监视器
（
MT
）
，
一般情况下，这三部分通过多路总线接口
（
MBI
）来实现其功能。通常把
MBI
嵌在计
算机内，
在一条数据总线上能够
同时连接
31
个远程终端。
总线控制器
是在主要职能是执
行建立和启动总线上的数据传输。
远程终端<
/p>
是用户子系统到数据总线上的接口，它在
BC
控制下发送数据或接受数据，总线监控
器“监控”总线上的信息传输，以完成对总<
/p>
线上的数据源进行分析和记录和分析，
但它
本身不参与总线的通信。
各终端之间信息传
输类型有：
BC
到
RT
，
RT
到
BC
，
RT
到
RT
，
广
播
方
式
和
系
统
控
制
方
式
。
为
了
提
高
MIL-STD-1533B
数据总线工作可靠性，通
常采用双
冗余方式，
实际使用中，
第二条总
线处
于热备份状态。
总线传输媒介采用屏蔽
双绞线，
节点耦合方式有直接耦合和变压器
耦合，
数据传输采用
曼切斯特二型码调试信
号，
信号从高电平回归到低电平标示逻辑
状
态“
1
”
，
低电平归到高电平标示逻辑状态
“
0
”
。
MIL-STD-1533B
数据线
典型拓扑结
构。
3
．组成及结构特点
1553B
总线通信系统由一个总线控制器
(
Bus
Controller
，
BC
)
和
FI
若干个远程终端
(
7fRemote Terminal
,
RT
)
组成。
总线控制器
BC
是数据总线上被
指定执
行启动信息传输任务的终端，
用于实现整个
总线系统的通信调度和本节点与其它节点
的约定构成消息
(
如描述数据交换的含义、
有效性、范围和书写格式等
)
并通过驱动层
发送。
反之，
则通过驱动层接收并解释消息。
3.2
字格式
之间的通信。远程终端
RT
是连接数据总线
与子系统之间所必需的电子部件，
用于实现
本节点与其
它节点之间的通信。
3.1
通信体系结构
1553B
航空总线通信体系结构可以用
5
个层次来表示，<
/p>
某一层的服务就是该层及其
以下各层的一种能力，
它通过接口提供给更
高的一层。这
5
< br>个层次分别是：物理层、链
路层、传输层、驱动层、应用层。
物理层
各结点之间的物理连接
，
采用变压器耦
合或直接耦合方式。
它
处理在物理介质上位
流的传输并确保只有满足规定物理传输特
性的信号能被传送至Ⅱ
链路层。
链路层
在该层上实现按
MIL-STD-1553B
< br>规程
的消息传送序列。
链路层的协议是一个命令
／响应协议。
一个消息的传输是由一个命令
字启
动的，
还应包括一个状态字和若干数据
字
(
对于远程终端到远程终端传输的情况，
一个消息应包括两个
状态字和若干数据
字
)
。链路层检查通
信错误并报告给总线驱
动程序。
传输层
控制多路总线上的数据传输。
传输层主
要是在担任总线控制器的
MB
I
(
Multiplex
Bus I
nterface
)
板上执行。总线控制器传输层
的任务也包括故障处理、
主要的和备用的总
线通道间
的转换及同步。
驱动层
它为应用层提供了方便使用通信子系
统的手段．
是
应用层与低层软件的接口。
为
实现应用层的管理功能，驱动层应
能控制
MBI
板的初始化、启动、停止、连接、脱接、
启动自测试、监控
MBI
与主机的数据交换。<
/p>
应用层
应用层是最高层。
应用层协议是应用任
务之间的一种通信约定：
(1
)
实现通信系统
的管理功能
(
如启动、维护、重构等
)
：
(2)
实现通信系统的解释功能，
即根据应用层上
1553B
是面向消息的控制协议，传输的基
本
单位是消息——由指令字、
数据字和状态字
< br>组合而成的有序信息序列。
每一种字的长度
为
20
位比特，且都由
3
部
分组成：最高位为
同步域
(
3
个比特
)
、消息块
(<
/p>
16
个比特
)
和
最
低位奇偶位
(
1
个比特
)
。在同步域中
(
第
l
到
第
3
位
)1
个半比特位为高电
平，
1
个半比特位
为低电平。命令字和
状态字在同步域中相
同，先高电平再为低电平，而数据字相反，
先低电平再为高电平。
传输过程中各种字所需的时间：命令<
/p>
字、
状态字和数据字均为
20
微秒，
响应时间
最长为
1
2
微秒。
不同帧与帧之间传输是有时
间
间隔的，一般的时间间隔为
lON30
微秒。
< br>
下面我们将分别介绍这三种字。
指令字
它只能由现行激活的总线控制
器
(BC)
发出，
它的内容规定了此次传输消息
的具体要求。有效信息位中，前
5
位为
RT
的
终端地址，
指明总线
控制器要与哪个远程终
端对话。
发送／接收
(T
／
R)
位表明该命令是
发送信息还是接收信息，当此位为“
1
”时，
是命令被寻址的终端发送消息，为
?
0
’时，
则是命令被寻址的终端接收消息。
子地址有
五位，
指明这批要传输的信息是与终端的哪
个数据通信缓冲区相关。
有效信息中的最后
5<
/p>
位是数据字计数，指明了指令字所规定的
这一次数据传输要发送的
数据块长度。
当指
令字中的终端地址
R
T=11111
，即为广播消
息，此时
T
／
R
位为
0
，要求各终端同时接收
由总线控制器发出的数据。
还应特别指出的
是：在
1553B
< br>中规定了子地址位全为零，或
全为
1
时，表明该指令是一个管理系统的方
式指令，
其功能的具体
含义由指令字中数据
字数的
5
位表示，
称之为方式码。
数据字
它可以由总线
控制器传输到某
终端或者相反，
也可以从某终端传输到另一
个终端，
这主要取决于消息类型的定义。
以
占有三位位宽的阿步头标志开始，
与指令字
不同的是同步字头的特征为先负后正。
后面
是
16
位数据字，
以最高位在前，
最低位在后
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