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MIL-STD-1553B 总线资料
制作：TYN
1553B总结资料1、1553B概述 1.1 1553B总线描述
1553B总线是MIL-STD-1553B的简称，其全称是飞机内部十分制指令响应式多路传输数据总线。由于其传输速率高，设备之间连接简单灵活，噪声容限高，通信效率高而且可靠，为美军标准所采用，将其作为机载设备相互通信的总线标准。
1.2 1553B 总线历史
在20世纪60年代以前，飞机机载电子系统没有标准的通用数据通道，各个电子设备单元之间连接往往需要大量的电缆。随着机载电子系统的不断复杂化，这种通信方式所用的电缆将会占用很大的空间和重量，而且对传输线的定义和测试也较为复杂，费用较高。
为了解决这一问题，美国SAE A2K委员会在军方和工业界的支持下于1968年决定开发标准的信号多路传输系统，并于1973年公布了MIL-STD-1553标准。1973年的1553B多路传输数据总线成为了未来军机将采用的技术，它取代了在传感器、计算机、指示器和其他飞机设备间传递数据的庞大设备，大大减少了飞机重量，并且使用简单、灵活。
1.3 1553B 总线特点
1553B是一种集中式的分时串行总线，其主要特点是分布处理，集中控制和实施相应。其可靠性机制包括放错功能、容错功能、错误的检测和定位错误的隔离、错误的校正、系统监控机系统恢复功能。采用双冗余系统，有两个传输通道，保证了良好的容错性和故障隔离。
综合起来1553B有以下几个优良特点：
(1)实时性好，1553B总线的传输码速率为1Mb/s，每条消息最多包含32个数据字，传输一个固定不变的消息所需时间短。数据传输速率比一般的通信高。
(2)合理的差错控制措施和特有的方式命令，为确保数据传输的完整性，1553B采用合理的差错控制措施 &horbar； &horbar反馈重传纠错方法：
当总控制器bc向某一终端rt发出一个命令或发送一个消息时，终端应在给定的响应时间内发回一个状态字，如果传输的消息有错，终端就拒绝发回状态字，由此报告上次消息传输无效。而方式命令不仅使系统能完成数据通信控制任务，还能调查故障情况并完成容错管理功能。(3)总线效率高，总线形式的拓扑结构对总线效率的要求比较高，为此1553B对涉及总线效率指标的某些强制性要求如命令响应时间、消息间隔时间以及每次消息传输的最大和最小数据块的长度都有严格限制。
(4)须有命令/响应以及“广播”通信方式，bc能够以“广播”方式向所有rt发送一个时间同步消息，这样总线上的所有消息传输都由总线控制器发出的指令来控制，相关终端对指令应给予响应并执行操作。这种方式非常适合集中控制的分布式处理系统。MIL-STD-1553B 总线资料
制作：TYN 2、1553B总线通信系统的组成 2.1 1553B组成定义
1553B总线通信系统一般有若干个子系统通过嵌入式总线接口并经过总线戒指互联而成，各个子系统之间操作独立，资源和功能则可以通过网络共享。
从通信系统的角度来分，1553B有三种终端见图2.1：
图2.1 1553B总线通信系统组成总线控制器(BC): 用来调度管理中线上信息的传输，任何时刻总线上只能有一个总线控制器但可以有备份的总线控制器。
远程终端(RT): 在1553B总线上允许挂接最多31个终端(如下计算得来)，每个RT终端被分配了唯一的总线地址，不具备总线控制功能，但可以作为总线控制备份。
总线监视器(BM): 在1553B总线上可以有一个总线监视器，他不影响总线控制器的任何命令，用于监视总线数据及提取数据以便以后的数据分析。
2.2 总线通信控制
总线控制器BC发起中线上的数据传输，只有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制定的某个动作。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进行传输的。共有10种消息定义，如BC到RT传输定义，RT到BC传输定义，RT到RT传输定义等。
2.3 总线传输方式
1553B信号以串行数字脉冲编码调制(PCM)形式在数据总线上传输.采用曼彻斯特II型双相电平码.逻辑1为双极编码信号1/0,即一个正脉冲继之一个负脉冲.逻辑0为双极编码信号0/1,即一个负脉冲继之一个正脉冲。1553B的数据传输为半双工方式。总线上波特率为1Mbps。如图2.2： MIL-STD-1553B 总线资料
制作：TYN
图2.2 曼切斯特传输码
曼切斯特码是通过1Mhz时钟和非归零数据的同或所得。3、1553B数据协议格式 3.1 概述
1553B信息由一串1553B消息构成。1553B消息由命令字、状态字、数据字组成。各样字组成：
3位同步头 + 16位有效位 + 1为奇偶校验 共20位构成。1553B的奇偶校验位为奇校验。
3.2 各字位定义 1 命令字应由同步头、远程终端地址字段、发送/接收位(T/R)、子地址/○方式字段、数据字计数/方式代码字段及奇偶校验位(P)组成。
(1)Sync 同步头：
同步头是一个无效的曼切斯特波形。其宽度为，前1.5位时的波形为正，后1.5位时的波形为负，如果紧跟同步头后的一位是逻辑0，那么同步头的后半部分有两个位时的表观宽度。MIL-STD-1553B 总线资料
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(2)Terminal addre 远程终端地址段: 紧跟同步头后的五位为远程终端地址段。每个远程终端被指定为一个专有地址，从十进制地址0到十进制地址30均可采用，但尽量不采用十进制地址0作为远程终端的专有地址(当消息正常响应时，RT回的状态字将是0000，这不利于通信状态确认)。十进制地址31(11111)为所有远程终端的公用地址，供系统采用广播操作时使用。(3)T/R 发送/接收位
发送/接收位表示要求远程终端作的操作，逻辑0指定远程终端作接收操作，逻辑1指定远程终端作发送操作。(4)Subaddre/mode 子地址/方式字段
子地址/方式字段用来指定远程终端的子地址，或者用作总线系统进行方式控制时的标记。十进制1（00001）到30（11110）用于指定子系统地址。十进制0（00000）和31（11111）不能用于指定子系统地址，而是用于方式代码控制，表示此时数据字/方式代码段的内容为方式代码。(5)Word count/mode cooe 数据字记数/方式代码字段
该字段用来指定远程终端应发送、应接收的数据字的个数或方式代码。在任何一条消息内最多可以发送或接收32个数据字。全1表示十进制记数31，而全0表示十进制记数32。
方式代码当总线控制器发出的命令字中的“子地址/方式字段”为(00000)b或(11111)b时，“数据字个数/方式代码字段”的内容为五位方式代码。含方式代码的命令中，“发送/接收位”、数据字的有无以及是否允许广播等均按协议规定使用。方式代码表： MIL-STD-1553B 总线资料
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(6)PAR 奇偶校验
命令字最后一位用作前16位的奇偶校验。采用奇校验方式。
2数据字应由同步头、数据字段和奇偶校验位组成 ○
(1)Sync 同步头：
数据字同步头是一个无效曼彻斯特波形。如下图，其宽度为三个位时。前一个半位时的波形为负，后一个半位时的波形为正。如果该同步头的前位和后位为逻辑1，则同步头的表现宽度为四个位时。
(2)Data 数据段
16位数据
(3)PAR 奇偶校验位
数据字的最后一位用作前16位数据的奇偶校验。状态字应由同步头、远程终端地址字段、消息差错位、测试手段位、服○务请求位、备用位、广播指令接收位、忙位、子系统标志位、动态总线控制接受位、终端标志位及奇偶校验位组成。MIL-STD-1553B 总线资料
制作：TYN
(1)Sync 同步头: 与命令字同步头相同。
(2)Terminal addre 远程终端地址字段: 该字段有五位，为发送状态字的远程终端的地址。
(3)Meage error消息差错位: 表示远程终端刚接受到的消息中有一个或多个字没有通过有效性测试。逻辑1表示消息有差错，逻辑0表示消息无差错。(4)Instrumentation测试手段位: 测试手段位在所有条件下总置为逻辑0。该位为可选位，用来区分是指令字还是状态字。如果使用，指令字中的相应位置为逻辑1。(5)Service request服务请求位: 该位为逻辑1时表示本远程终端有服务请求,要求总线控制器启动与本远程终端或子系统有关的预操作.当与同一远程终端相连的多个子系统同时要求服务时,设计者必须设计单独的数据字来识别不同的请求服务子系统。直到所有的请求都处理完后，状态字中的“服务请求位”复位为逻辑0，表示无服务请求。该位只用于在发生异常情况时的触发数据发送操作，而不用于周期性的数据传输服务。(6)Reserved备用位: 状态字的第12、13、14位是备用的状态位。应将它们置为逻辑0，这些位留作今后使用。
(7)Broadcast cmd received广播指令接收位: 状态字的第15位时置为逻辑1，表示本远程终端接收到的上一有效指令字是广播指令字。未采用广播方式时，置该位为逻辑0。(8)Busy忙位: 状态字的第16位时置为逻辑1表示远程终端处在忙状态，不能按照总线控制器的指令要求将数据移入子系统或从子系统取出数据。此时在响应发送指令时只发出它的状态字。逻辑0表示不存在忙状态。(9)Buesystem flag子系统标志位: 用来向总线控制器指出存在子系统故障状态，且警告总线控制器本远程终端提供的数据可能无效。如果与一个远程终端相连的几个子系统都呈现故障状态，应将它们各自的信号逻辑“或”，形成状态字中的子系统标志位，并将事先准备好的一个数据字中的相应位置1，记录它们的故障报告，以供做进一步检测、分析用。该位为可选位。逻辑1表示有子系统故障，逻辑0表示无子系统故障。
(10)Dynamic bus acceptance动态总线控制接受位: 若置为逻辑1，用来表示本远程终端接受动态总线控制的授命。逻辑0表示不接受。该位为可选位。(11)Terminal flag 终端标志位: 状态字的第19位时用作终端标志功能。逻辑1表示本远程终端内部存在故障，请求总线控制器干预。逻辑0表示不存在故障。该位为可选位
(12)Par 奇偶校验位: 对16bit状态字进行奇校验。MIL-STD-1553B 总线资料
制作：TYN 4、1553B消息传输格式 4.1 正常消息格式示意图
注： 1)“#”表示消息间隔
2)“**”表示响应时间
1553B总线上的信息是以消息的形式调制曼切斯特码进行传输的。每条消息最长由32个字组成，所有的字分为3类：命令字、数据字和状态字。每类字的一个字长位20位，有效位是16位，每个字的前3位为单字的同步字头，而最后一位是奇偶校验位。有效信息（16位）及奇偶校验位在总线上以曼切斯特码的形式进行传输，传输一位的时间为1s(即码速率为1MHz)。
命令字位于每条消息的起始部分，其内容规定了该次传输的具体要求。状态字只能由RT发出，他的内容代表RT对BC发出的有效命令的反馈。BC可以根据状态字的内容来决定下一步采取什么样的操作。数据字即可以由BC传输到RT，也可以从某RT传输至BC，或者从某RT传输到另一RT，它的内容代表传输的数据。
1553B总线上消息传输的过程是：总线控制器向某一终端发布一个接收/发送指令，终端在给定时间范围内发回一个状态字并执行消息的接收/发送。BC通过校验RT回答的状态字来检验传输是否成功并做后续的操作。消息时构成1553B总线通讯的基本单位，如果需要完成一定的功能，就要将多个消息组织起来，形成一个新的结构叫做帧。帧的结构如下图。MIL-STD-1553B 总线资料
制作：TYN
在图中，完成一个消息的时间称为消息时间，两个消息时间的间隔称为消息间隔时间，完成一个帧的时间称为帧时间。在实际应用中这3种时间都是可以通过编程设置的。
4.2 广播消息格式示意图 MIL-STD-1553B 总线资料
制作：TYN 消息间间隔 5.1 响应时间
总线控制器不发出无字间间隔得连续消息。如第四部分图所示。消息之间 的间隔时间为4.0-12.0µs。下图T为这个时间间隔，该时间为从状态字之前的最后一个字的最后一位的中间过零点到状态字同步头中间过零点的时间。
5.2 最小无响应超时
总线控制器在一路总线上启动传输时，应测量由它发出的最后一个字的最后 一位的中间过零点起，到期望的状态字同步头的中间过零点的时间。当该时间超过14.0µs 时，应作无响应超时处理。总线连接 6.1 线缆
1553B的数据总线包括电缆和支线。支线用于将终端或子系统中的终端接口与主电缆相连。总线中的主电缆和支线均应是带护套的、双绞屏蔽电缆，其线间分布电容不超过100.0pF／m，每米应不少于13绞，电缆的屏蔽层覆盖率应不低于75.0%。在1MHz的正弦波作用下，电缆的标称特性阻抗Z0应在70.0—85.OΩ范围内。电缆的功率损耗不超过0.05dB/m。主电缆的两个端头应各接一个阻值等于所选电缆标称特性阻抗(1±2.0％)Z0Ω的电阻器。
6.2 耦合方式
1)直接耦合直接耦合方式是指用短截线连接总线主电缆和终端的耦合方式。短截线长度应不超过0.3m。在飞机上，这种直接耦合短截线应尽可能避免使用。MIL-STD-1553B 总线资料
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2)变压器耦合终端通过短截线及耦合变压器连到主电缆上，短截线的长度应不超过6m。
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