工學(xué)第五章MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)總線課件

第五章MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)總線介紹6/5/20231、概述

MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)總線全稱(chēng)是“飛機(jī)內(nèi)部分時(shí)制指令/響應(yīng)多路傳輸數(shù)據(jù)總線”(AircraftInternalTimeDivisionCommand/ResponeMultiplexDataBus)，是在1973年公布的MIL-STD-1553總線基礎(chǔ)上修訂的，MIL-STD-1553A是1975年4月公布的，而目前所用的MIL-STD-1553B是1978年9月公布的。

MIL-STD-1553B總線采用半雙工通訊方式，所以對(duì)于一個(gè)MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果要增加一個(gè)設(shè)備，那么對(duì)于每一個(gè)與它有信息鉸鏈的設(shè)備來(lái)說(shuō)，它們之間不需要增加數(shù)據(jù)鏈路，只需要改變總線控制器的軟件即可。MIL-STD-1553B總線的這種特性對(duì)為保證有效的工作而經(jīng)常改裝的軍用航空電子系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有許多優(yōu)點(diǎn)，也提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。2、終端定義及類(lèi)型終端（Terminal）：連接數(shù)據(jù)總線與子系統(tǒng)之間所必需的電子組件，終端可以是單獨(dú)的可快速替換的部件也可以包含在子系統(tǒng)部件內(nèi)。總線控制器（BusController，BC）：在數(shù)據(jù)總線上被指定為執(zhí)行建立和啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的終端。遠(yuǎn)程終端（

RemoteTerminal，RT）：它是用戶(hù)子系統(tǒng)到數(shù)據(jù)總線上的接口，它在BC的控制下發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)?？偩€監(jiān)視器（Busmonitor，BM）：被指定執(zhí)行接收總線上傳輸?shù)男畔⒑吞崛〗?jīng)選擇的信息的終端。3、通訊方式通訊方式：命令響應(yīng)式命令：總線控制器BC發(fā)出。響應(yīng)：狀態(tài)，遠(yuǎn)程終端發(fā)出。狀態(tài)是否正?；貋?lái)有以下情況：狀態(tài)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)回來(lái)（正常）狀態(tài)沒(méi)回來(lái)狀態(tài)回來(lái)但超出規(guī)定時(shí)間（狀態(tài)超時(shí)）狀態(tài)就沒(méi)回來(lái)（遠(yuǎn)程終端不存在或故障、通信線路故障）所有信息（數(shù)據(jù)、狀態(tài)）的傳送一定要有命令來(lái)組織管理。

正常情況下有狀態(tài)字就一定有命令字，命令字和狀態(tài)字是成對(duì)出現(xiàn)的。4、通訊協(xié)議定義雙方必須要有共同語(yǔ)言

邏輯特性、電氣特性一樣一致操作步驟

工作過(guò)程一樣要規(guī)定檢查錯(cuò)誤并能處理

自檢錯(cuò)能力5、控制規(guī)程面向位傳輸控制規(guī)程傳輸基本單位：位(bit)。面向字符傳輸控制規(guī)程傳輸基本單位：字符(byte)。面向消息傳輸控制規(guī)程傳輸基本單位：消息(message)，每個(gè)消息是由多個(gè)16位字(word)組成，包含有命令字、數(shù)據(jù)字和狀態(tài)字，而且字與字之間沒(méi)有間隔。面向消息傳輸控制規(guī)程也叫實(shí)時(shí)控制規(guī)程。6、實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議基本特點(diǎn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性：速度快效率高：新數(shù)據(jù)多，而沒(méi)有用的信息盡量少，用時(shí)間考核。反饋重傳糾錯(cuò)利用反饋狀態(tài)字判斷這次消息是否正確完成。如果沒(méi)正確完成，這個(gè)消息就要重傳。同步/異步同步：時(shí)間同步，用廣播命令完成；這個(gè)時(shí)候有命令字，而沒(méi)有狀態(tài)字，反饋重傳糾錯(cuò)完成不了。數(shù)據(jù)同步（周期數(shù)據(jù)）異步：數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分類(lèi)：周期數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)、條件周期數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸中有BC->RT、RT->BC、RT->RT方式命令 除數(shù)據(jù)傳輸外，為了提高系統(tǒng)可靠性，引入方式命令。為了提高效率這個(gè)時(shí)候有命令字，可以沒(méi)有數(shù)據(jù)字。注意

有命令字，而不見(jiàn)的有數(shù)據(jù)字；有命令字，而不見(jiàn)的有狀態(tài)字。但是：

有數(shù)據(jù)字一定有命令字；有狀態(tài)字一定有命令字；7、MIL-STD-1553B協(xié)議7.1總線傳輸介質(zhì)

MIL-STD-1553B數(shù)據(jù)總線的傳輸速率為1Mbps，由兩根傳輸DATA和/DATA信號(hào)的雙絞電纜組成，可供雙余度甚至四余度終端使用，但在大多數(shù)情況下，雙余度總線已完全滿(mǎn)足要求。7.2信號(hào)調(diào)制方式

MIL-STD-1553B總線傳輸?shù)穆鼜厮固丌蛐痛a調(diào)制信號(hào)。信號(hào)從高電平回歸到低電平表示邏輯狀態(tài)1，信號(hào)從低電平回歸到高電平表示邏輯狀態(tài)0。具體如下圖所示：7.3特點(diǎn)（1）調(diào)制方式：串行數(shù)字脈沖（2）傳輸速率：1Mbps（3）字長(zhǎng)度：字的長(zhǎng)度為20位，數(shù)據(jù)有效長(zhǎng)度為16位，同步頭3位，奇校驗(yàn)1位；傳輸順序先高后低。（4）字類(lèi)型：命令字、數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字（5）通信方式：半雙工（6）碼類(lèi)型：曼徹斯特Ⅱ型碼（7）奇偶校驗(yàn)：奇校驗(yàn)（8）傳輸基本單位：消息，每個(gè)消息最大長(zhǎng)度為32個(gè)字。（9）狀態(tài)響應(yīng)時(shí)間大于4微秒且小于12微秒。7.4字定義7.4.1命令字

命令字由總線控制器(BC)發(fā)出，遠(yuǎn)程終端(RT)接收。由同步頭、RT的地址位、發(fā)送/接收(T/R)位、子地址/方式場(chǎng)、字計(jì)數(shù)/方式碼和奇偶校驗(yàn)位組成。

7.4.1命令字（1）同步頭

同步頭由高到低（判斷命令字的依據(jù)），占3位，共3微秒，高電平1.5微秒，低電平1.5微秒。整個(gè)同步頭是一個(gè)完整的曼徹斯特碼。7.4.1命令字（2）RT地址

RT地址對(duì)應(yīng)于一個(gè)確定的遠(yuǎn)程終端（航電子系統(tǒng)）。每個(gè)遠(yuǎn)程終端分配一個(gè)確定的地址。RT地址占5位，所以理論講一條總線上最多有32個(gè)遠(yuǎn)程終端。7.4.1命令字（3）收發(fā)位(T/R)

收發(fā)位(T/R)占一位，相對(duì)RT來(lái)講，T/R=1，表示RT地址對(duì)應(yīng)的RT發(fā)送數(shù)據(jù)；T/R=0，表示RT地址對(duì)應(yīng)的RT接收數(shù)據(jù)；7.4.1命令字（4）子地址子地址，表示數(shù)據(jù)存放的位置，用一個(gè)數(shù)據(jù)塊代表。當(dāng)T/R=1時(shí)，BC要求RT把存儲(chǔ)器中，子地址開(kāi)始地方的數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上；當(dāng)T/R=0時(shí)，BC要求RT把從總線上接收的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中子地址開(kāi)始地方。子地址占5位，對(duì)應(yīng)T/R=0或T/R=1，RT各有32個(gè)數(shù)據(jù)塊。7.4.1命令字（5）數(shù)據(jù)字?jǐn)?shù)據(jù)字表示在數(shù)據(jù)傳輸中，每一條消息中包含的16位數(shù)據(jù)字個(gè)數(shù)。數(shù)據(jù)字占5位，每一條消息中最少一個(gè)數(shù)據(jù)字，最多32個(gè)數(shù)據(jù)字。7.4.1命令字（6）奇偶位奇偶位表示校驗(yàn)位，協(xié)議中規(guī)定是奇校驗(yàn)。7.4.1命令字注意：當(dāng)RT地址為全1（11111B）時(shí)，此命令表示是廣播命令，此時(shí)T/R=0。當(dāng)方式域?yàn)槿?（00000B），或全1（11111）時(shí)，此命令表示是方式命令，具體什么方式命令由方式代碼決定。7.4.2數(shù)據(jù)字

數(shù)據(jù)字由總線控制器(BC)或遠(yuǎn)程終端(RT)發(fā)出，遠(yuǎn)程終端(RT)或總線控制器(BC)接收，由同步頭、數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位組成。

7.4.2數(shù)據(jù)字（1）同步頭

同步頭由低到高（判斷數(shù)據(jù)字的依據(jù)），占3位，共3微秒，低電平1.5微秒，高電平1.5微秒。整個(gè)同步頭是一個(gè)完整的曼徹斯特碼。7.4.2數(shù)據(jù)字（2）數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)占16位，高位在前，低位在后，負(fù)數(shù)采用補(bǔ)碼形式，每一位是一個(gè)完整的曼徹斯特碼。7.4.2數(shù)據(jù)字（3）奇偶位奇偶位表示校驗(yàn)位，協(xié)議中規(guī)定是奇校驗(yàn)。icd格式.doc7.4.3狀態(tài)字

狀態(tài)字由遠(yuǎn)程終端(RT)發(fā)出，總線控制器(BC)接收。由同步頭、RT的地址位、消息差錯(cuò)位、測(cè)量位、服務(wù)請(qǐng)求位、保留位、廣播指令接收位忙等待位、子系統(tǒng)標(biāo)志位動(dòng)態(tài)總線控制接收位、終端標(biāo)志位和奇偶校驗(yàn)位組成。

7.4.3狀態(tài)字（1）同步頭

同步頭由高到低，占3位，共3微秒，高電平1.5微秒，低電平1.5微秒。整個(gè)同步頭是一個(gè)完整的曼徹斯特碼。

問(wèn)題：在總線上如何區(qū)分命令字和狀態(tài)字？7.4.3狀態(tài)字（2）RT地址狀態(tài)字中RT地址對(duì)應(yīng)于命令字中的RT地址。問(wèn)題：遠(yuǎn)程終端把狀態(tài)字當(dāng)命令字是否會(huì)對(duì)總線的消息傳輸帶來(lái)問(wèn)題？7.4.3狀態(tài)字（3）消息錯(cuò)誤位消息錯(cuò)誤位為1，表示上一條消息（如果本條消息有錯(cuò)誤，狀態(tài)字不返回）有錯(cuò)誤，滿(mǎn)足下列三種情況才認(rèn)為傳輸沒(méi)錯(cuò)誤：字有效（同步頭、曼徹斯特碼、數(shù)據(jù)、奇偶位數(shù)據(jù)）消息有效（消息連續(xù)）指令字有效（數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)不對(duì)、終端不具有功能的指令）

但具體那種錯(cuò)誤不知道7.4.3狀態(tài)字（4）測(cè)量位測(cè)量位是為了區(qū)分狀態(tài)字和命令字。測(cè)量位為0表示狀態(tài)字；測(cè)量位為1表示命令字

問(wèn)題：這時(shí)候每個(gè)RT子地址有多少？7.4.3狀態(tài)字（5）服務(wù)請(qǐng)求位服務(wù)請(qǐng)求位為1表示RT有異步請(qǐng)求，BC在接收到狀態(tài)字后根據(jù)需要來(lái)決定是否響應(yīng)該異步請(qǐng)求。下一條消息的狀態(tài)字服務(wù)請(qǐng)求位清零。7.4.3狀態(tài)字（6）保留位狀態(tài)字的第12位到第14位作為保留位沒(méi)有定義。7.4.3狀態(tài)字（7）廣播指令接收位廣播指令接收位為1，表示上一條指令是廣播指令且RT已收到；廣播指令接收位為0，表示上一條廣播指令RT沒(méi)收到。7.4.3狀態(tài)字（8）忙等待位忙等待位為1，表示RT處于工作忙的狀態(tài)，RT可以接收數(shù)據(jù)，但不能發(fā)送數(shù)據(jù)。

問(wèn)題：數(shù)據(jù)是否沒(méi)發(fā)送？7.4.3狀態(tài)字（9）子系統(tǒng)標(biāo)志位子系統(tǒng)標(biāo)志位為1，表示子系統(tǒng)有故障。但總線信息仍能工作。子系統(tǒng)故障不知道。7.4.3狀態(tài)字（10）動(dòng)態(tài)總線控制接收位動(dòng)態(tài)總線控制接收為1，表示RT完成總線控制功能。是靠方式命令來(lái)完成的。7.4.3狀態(tài)字（11）終端標(biāo)志位終端標(biāo)志位為1，表示終端接口有故障。但總線信息仍能工作。終端接口故障不知道。7.4.3狀態(tài)字（12）奇偶位奇偶位表示校驗(yàn)位，協(xié)議中規(guī)定是奇校驗(yàn)。7.5十種消息格式（1）BC->RT數(shù)據(jù)傳輸（2）RT->BC數(shù)據(jù)傳輸7.5十種消息格式（3）RT->RT數(shù)據(jù)傳輸（4）廣播命令數(shù)據(jù)傳輸7.5十種消息格式（5）RT->RT廣播命令數(shù)據(jù)傳輸（6）不帶數(shù)據(jù)字的方式命令

7.5十種消息格式（7）帶數(shù)據(jù)收方式命令（8）帶數(shù)據(jù)發(fā)方式命令7.5十種消息格式（9）不帶數(shù)據(jù)廣播方式命令（10）帶數(shù)據(jù)廣播方式命令7.6方式命令方式指令專(zhuān)門(mén)用于BC通信過(guò)程或終端（或子系統(tǒng)）錯(cuò)誤/故障的監(jiān)控，診斷和控制/管理。當(dāng)總線控制器發(fā)出的指令字中的分地址全為0（00000）或全為1（11111）時(shí)，此指令即是方式命令，而具體是何種方式命令，則由數(shù)據(jù)字字?jǐn)?shù)場(chǎng)中的5位碼數(shù)具體表現(xiàn)出，方式指令的方式碼如介紹如下。（1） 動(dòng)態(tài)總線控制（方式碼00000） 總線控制器向一個(gè)能執(zhí)行總線控制功能的遠(yuǎn)程終端發(fā)出一個(gè)示意轉(zhuǎn)讓控制權(quán)的發(fā)送指令字，該遠(yuǎn)程終端如果接受了控制權(quán)的移交，就將回給總線控制器的狀態(tài)字中的“動(dòng)態(tài)總線控制接受位”置“1”，給出響應(yīng)，在傳輸完該狀態(tài)后，總線系統(tǒng)的控制權(quán)就將交給該遠(yuǎn)程終端。如果返回的狀態(tài)字中的“動(dòng)態(tài)總線控制接受位”置“0”，則總線控制器仍維持總線系統(tǒng)的控制。7.6方式命令（2）同步（方式碼00001）總線控制器使用這一指令，是將某預(yù)定事件通知有關(guān)遠(yuǎn)程終端，使遠(yuǎn)程終端同步（如復(fù)位內(nèi)部定時(shí)器或大周期同步等）。（3）發(fā)送上一狀態(tài)字（方式碼00010）總線控制器用本指令使遠(yuǎn)程終端發(fā)送與上一有效指令字有關(guān)的狀態(tài)字，本指令字不應(yīng)變更狀態(tài)字的狀態(tài)，該指令常用于廣播式通信，以供總線控制器了解終端接收廣播指令的情況。（4）啟動(dòng)自測(cè)試（方式碼00011）總線控制器利用本指令啟動(dòng)遠(yuǎn)程終端內(nèi)部的測(cè)試電路，并必須在狀態(tài)字傳送之后的20ms內(nèi)完成自測(cè)試功能，以達(dá)到監(jiān)視遠(yuǎn)程終端健康之目的，它只與終端的硬件有關(guān)。7.6方式命令（5）發(fā)送器關(guān)閉（方式碼00100）本指令僅在雙余度總線系統(tǒng)中使用，用來(lái)使遠(yuǎn)程終端關(guān)閉與余度總線相連的發(fā)送器，使該發(fā)送器終止其發(fā)送能力。而遠(yuǎn)程終端不應(yīng)關(guān)閉正在接收該指令字的信道上的發(fā)送器。（6）取消發(fā)送器關(guān)閉（方式碼00101）本指令僅在雙余度總線上使用，用來(lái)使遠(yuǎn)程終端關(guān)閉與余度總線相連的發(fā)送器，該遠(yuǎn)程終端不用它來(lái)啟動(dòng)正在接收該指令字的信道上的發(fā)送器。（7）禁止終端標(biāo)志位（方式碼00110）總線控制器使用本指令使被禁止的終端將狀態(tài)字中的終端標(biāo)志位強(qiáng)制成非故障狀態(tài)“0”，而不顧終端實(shí)際是否發(fā)生了故障。其主要用途是在總線控制器已經(jīng)了解到該終端已經(jīng)發(fā)生了故障，在進(jìn)行重構(gòu)的過(guò)程中，阻止故障引起的連續(xù)中斷。7.6方式命令（8）取消禁止遠(yuǎn)程終端標(biāo)志位（方式碼00111）它是前一指令（禁止終端標(biāo)志位）的逆過(guò)程，重新使終端能反映出故障的現(xiàn)存狀態(tài)。（9）復(fù)位遠(yuǎn)程終端（方式碼01000）它使被尋址的終端復(fù)位到加電初始化狀態(tài)，作為一種重新啟動(dòng)終端或終端錯(cuò)誤恢復(fù)的最后手段。7.6方式命令(10)發(fā)送矢量字（方式碼10000）雖然1553B總線的工作是按指令/響應(yīng)的方式進(jìn)行，實(shí)際上仍存在一種“潛伏中斷”的能力。用戶(hù)子系統(tǒng)可能通過(guò)它的狀態(tài)字對(duì)服務(wù)請(qǐng)求位置“1”去通知總線控制器需要一特定的異步服務(wù)的傳輸信息過(guò)程，總線控制器在得知有異步服務(wù)請(qǐng)求后，就可