1553B总线在机载防撞系统中的应用

1553B总线在机载防撞系统中的应用

范辉辉张磊尚桐

四川九洲空管科技有限责任公司  四川绵阳 621000

【摘要】介绍了一种基于1553B总线的机载防撞系统。该系统使用1553B总线技术，本系统为航空综合系统内部二级1553B总线网络的一个远程终端（RT），无需通过离散线与航空综合系统交互数据。连线电缆数大大减少，重量减轻。1553B其固有的双冗余通道设计，通过在两个通道间自动切换来获得冗余容错能力，提高其信号传递可靠性。

【关键词】1553B  RT  BC  JBU64843HC-1H  FPGA

0引言

机载防撞系统是飞机安全飞行不可缺少的部分，它的性能好坏严重影响分机的安全飞行。机载防撞系统应该在满足安全实时可靠的条件下，快速地将防撞告警信息上报飞机航空综合系统及显控单元。为了满足机载防撞系统安全实时可靠的上报信息，介绍一种基于1553B总线的机载防撞系统。该系统属于航空综合系统内部二级1553B总线网络的一个远程终端。1553B总线是一种中央集权式的串行总线，信息传输采用1553B通信协议，传输介质采用双绞屏蔽电缆。

1 1553B总线

1553B在减小电子设备的体积、重量、复杂性以及电子系统综合费用方面的优点，已广泛应用于航空综合系统，它具有以下特点。

（1）1553B总线是一种广播式分布处理的计算机网络，网络上最多可挂31个终端，所有的终端共享一条消息通路，任一时刻网络中只有一个终端在发送消息，传输中的消息可以被所有终端接收，实际接收的终端通过地址来识别。

（2）强调了整个系统的实时性。1553B总线的传输码速率为最大1Mb/s，每条消息最多包含32个字，因此传输一条消息的时间比较短。

（3）1553B总线按指令/响应的方式异步操作，传输方式为半双工方式，采用曼彻斯特II型编码。

（4）1553B总线的拓扑结构，与点对点相比，减少了所需电缆、所需空间和系统的重量。便于维护，易于增加或减少节点，提高了设计的灵活性。

（5）由于其固有的双冗余通道设计，1553B总线通过在两个通道间自动切换来获得冗余容错能力，提高信号传递可靠性。

（6）由于采用了电气屏蔽和总线耦合方式，每个节点都能够安全的与网络隔离；减少了潜在的损坏系统设备风险，提高了系统的可靠性。

2 基于1553B总线硬件的设计

根据实际系统设计的需要，本系统应满足以下要求：

（1）航空综合系统和机载防撞系统之间能够实现通信的功能。航空综合系统通过1553B总线向机载防撞系统提供工作状态命令以及惯导等数据；机载防撞系统可以将目标机信息、告警信息、故障信息通过1553B总线上报给航空综合系统。

（2）航空综合系统和机载防撞系统之间1553B总线采用冗余双备份提高信号传递的可靠性。

（3）采用1553B总线，无需通过离散线与航空综合系统交互数据。

（4）机载防撞系统1553B总线采用了电气屏蔽和总线耦合方式，能够安全的与网络隔离。

航空综合系统在整个1553B总线控制系统中起BC的作用，是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。其任务是将飞机的数据和远程参数迅速地传给指定的远程终端，同时接收各个远程终端的数据做进一步处理。

1553B总线实现架构包括1553B模块，CPU，FPGA，中频A/D，视频A/D。如图1所示。

图1 1553B总线实现架构框图

（1）1553B模块：由支持1553B总线通信的通信控制芯片和收发器实现。通信控制芯片用来执行底层通信协议；收发器用来进行电平转换和功率驱动，用以和物理媒介连接。

（2）CPU：完成A/C/S应答数据处理、ADS-B IN和防撞解算功能。并将目标机信息、告警信息、故障信息传输给航空综合系统。

（3）中频A/D：将接收模块送来的中频信号转换为数字信号，供FPGA处理。

（4）视频A/D：将接收模块送来的视频信号转换位数字信号，供FPGA处理。

（5）FPGA：完成A/C/S询问、ADS-BIN信号接收译码和发射编码。

3 基于1553B总线控制系统软件的设计

  1553B以指令/响应方式异步工作，BC发起总线上的数据传输。只有当BC向某RT发出总线指令后，该RT才能参与数据传输。总线指令分为发送指令、接收指令和方式指令，这些指令分别用来命令某RT发送、接收，或执行由方式指令指定的某个动作。BC通过验收RT回答的状态字来检验传输是否成功。总线上的信息是以消息的形式调制成曼彻斯特码进行传送的。

  1553B模块采用58所的JBU64843HC-1H，这是一款集成了处理器，GJB289A协议处理器，具有实时时钟、看门狗、时间间隔计时器等功能的片上系统。1553B模块用于实现GJB289A-1997（数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线）标准中规定的RT协议处理功能；接收外部的控制数据、A代码和高度数据，送出告警信息。

4结论

（1）采用1553B总线，系统对外接口仅通过总线进行数据交互。减少了模块之间的连接器及电缆的使用量、减轻了电缆及设备的重量；

（2）航空综合系统和机载防撞系统之间通过1553B总线交换信息，采用双绞屏蔽电缆信息不易受到外界的干扰，提高了信号传递的可靠性；

（3）航空综合系统和机载防撞系统之间通过1553B冗余双备份，一路通信不正常将自动切换到另一路总线。这将有利于改善系统的可靠性，提高系统稳定度。

（4）各个工作单元不是直接相连，而是通过变压器耦合到总线上。这种物理隔离的机制能保证总线或某一设备上的故障或差错不会影响到其他单元的正常工作。

参考文献

[1]MIL-STD-1553B Protocol Tutorial简介[EB/OL]正鸿航科

[2]JBU64843HC-1H 内置隔离变压器1553B总线控制器使用说明书[EB/OL]中电科58所，2019

[3]GJB289A-1997.数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线[S]北京：国防科学技术工业委员会，1997

作者简介：范辉辉（1985-），男，汉族，四川绵阳人，四川九洲空管科技有限责任公司工程师，大学本科。

张磊（1993-），男，汉族，陕西西咸新区人，四川九洲空管科技有限责任公司助理工程师，硕士。

尚桐（1997-），男，汉族，甘肃平凉人，四川九洲空管科技有限责任公司逻辑设计师，硕士。