飞机上实现不同功能,需要各类LRU/模块,各个LRU/模块之间的通信,就需要总线。波音系列的民航客机,总线标准都是采用ARINC 公司的标准。从737NG、757 的ARINC 429,到777 的ARINC 629,再到现在787 的ARINC 664,机载数据总线随着电子技术、计算机技术、通信技术、计算机网络技术的发展而不断发展,并不断采用新技术,以实现增长的需要。
总线是什么
机载数据总线是航空电子系统底层数字通信网络,是连接航空电子设备的开放系统。网络观点来看,航空电子设备就相当于一台台计算机,它们以机载数据总线为纽带,互连成网络系统,完成数据信息的传输任务,机载数据总线系统可以看作是飞行器上的计算机局域网络。这点在787 上有更明显的体现。
总线就是传输信号或信息的公共路径,是遵循同一技术规范的连接与操作方式。通过总线连在一起的一组设备称为“总线段”( Bus Segment ),通过总线段相互连接,就能把多个总线段连接成一个网络系统。
ARINC 429
目前民用飞机上常用的串行通信总线标准ARINC429 是1977年美国官方颁布的,由美国航空无线电公司(ARINC)制定的民用航空数字总线传输标准,它是机载电子设备之间进行数据传输约定的一种标准。
ARINC-429 总线数据传递采用单工传播方式,即一条总线只能实现从发送设备向接收设备的单向传输,且其中只能有一个发送设备,但至多可以有20 个接收设备。在两个设备之间需要双向传输时,则需要构架两条方向相反的数据总线。
上文提到了一个词,“单工”,对此,
先介绍下通信的几种方式
单工
单工是指信息始终只能按照一个方向传送,而不进行与此方相反的传送。在单工通信方式中信道是单向信道,发送端和接收是固定的。无线电广播、电视,以及NG的PA广播是单工通信的实例。
半双工
半双工通信中信息流可在两个方向传输,但同一时刻只限于一个方向传输,两个方向传输只能是交替进行,而不是同时进行。半双工通信双方都可以是发送端和接收端,不过在任意时刻,一方只能是发送端或接收端,对讲机和NG的VHF、HF、内话等都是半双工的应用实例。
全双工
全双工通信中可以同时进行双向传输,通信双方可以同时是发送端和接收端,一方发送端与另一方的接收端相连,它相当于把方向相反的单工通信方式组合在一起。与半双工比较,全双信效率高、控制简单,但结构较复杂,成本较高。手机通信,NG上的卫星通信等都是全双工的应用实例。
ARINC429 的发送速度有两种:
1.高速工作状态下的位速率为100.0kb/s;
2.低速工作状态的位速率应在12.0~14.5kb/s 范围内。
低速用于一般的低速电子设备,而高速则用于传输大容量的数据或飞行关键信息,比如737 NG 两部DEU 之间的数据通信就是高速的429。
ARINC 429数据格式
No.1 标号位
1-8 位是标号位(LABEL)。它标记出包括在这个传送字内的信息的类型。如传送的是VHF 信息,则标号为八进制数030;若是DME 数据,则标号为八进制数201 等。
No.2 识别位
9-10 位是源终端识别(SDI)。它指示信息的来源或信息的终端,例如一个控制盒的调谐字要送至3 个甚高频收发机,就需要标示出信息的终端,即把调谐字输送至那个甚高频收发机。
No.3 数据组
11-28 (或29) 位是数据组(Data Field),根据字的类型可确定为是11 到28还是11 到29。它所代表的是所确定的特定数据。如标号为030,则11 到29 位为频率数据,使用的是BCD 编码数据格式,即位11 到29。
No.4 符号状态位
29 (或30) 到31 位为符号状态矩阵位(SSM)。它指出数据的特性,如南,北,正,负等或它的状态。在甚高频内使用30到31 位(BCD 编码)。
No.5 奇偶校验位
32 位为奇偶校验位(P),它用于检查发送的数据是否有效。检查方法是当由1 位到31 位所出现的高电平的位数(即1 的数)的总和为偶数时,则在第32位上为“1”。如果为奇数,则显示为“0”。
在发送每组数据后有四位零周期,它是隔离符号,以便于发送下一组数据。
ARINC429 总线是现代航空电子通讯系统中应用最广泛的一种数据总线,在运输机和相当数量的民航客机以及军用飞机的电子通讯系统中大量采ARINC429总线作为航空数据传输的载体。
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