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一、1553B技術背景
MIL-STD-1553是“飛機內部時分製指令/響應式多路傳輸數據總線”的代稱,為美國軍用標準。上世紀 60 年代時,由導航/平顯/武器瞄準係統(INS/HUD/WACS)zuchengdezonghehuokongxitong,peishangyuanjukongshewuqi,shizhandoujiruhutianyi。danzuozhanxinxishujuzongliangbaozhang,ershebeijianjiekougeyi,hulianxietongnanduda,chengweizuozhanxiaonengdepingjing。tongshi,youyuquefatongyibiaozhun,kaifa、維護和改進的成本不斷上升。於是 1973 年後,美軍方先後公布 MIL-STD-1553A(USAF)標準和 1553B 改進標準。粗略的說,單個機載電子設備就類似於計算機局域網 LAN 中的單個計算機,1553 標準類似於通信協議,堪稱現代作戰飛機電子係統的“脊梁骨”。其核心就在於“標準”二字。有了1553B,雷達光電探測、導航、本機傳感、座艙顯示、外掛管理和火控計算機等得以完美的聯結綜合,構成了第三代戰鬥機標誌性的分布式集中控製係統。F-16A 是采用 1553A 標準的第一種作戰飛機。
yileidaweili,zhiqiantidaodexianjinderenjijiemian,xuyaohuokongleidajuyoufuzadeduiwaijiekou,tongshimaichongduopuleleidayouxuyaoqiangdadeneibujiekoujinxingchuliyunsuan。ruguomeiyou1553B這樣先進的總線,這兩個接口的性能都要大打折扣。
二、1553B總線的優點
1、線性局域網絡結構
合理的拓撲結構使得1553B總線成為航空係統或地麵車輛係統中分布式設備的理想連接方式。與點對點連接 相比,它減少了所需電纜、所需空間和係統的重量。便於維護,易於增加或刪除節點,提高設計靈活性。
2、冗餘容錯能力
由於其固有的雙通道設計,1553B總線通過在兩個通道間自動切換來獲得冗餘容錯能力,提高可靠性。通道的自動切換對軟件透明。
3、支持“啞”節點和“智能”節點
1553B總線支持非智能的遠程終端。這種遠程終端提供與傳感器和激勵器的連接接口。十分適合智能中央處理模塊和分布式從屬設備的連接。
4、高水平的電器保障性能
由於采用了電氣屏蔽和總線耦合方式,每個節點都能夠安全地與網絡隔離;減少了潛在的損壞計算機等設備的可能性。
5、良好的器件可用性
1553B總線器件的製造工藝滿足了大範圍溫度變化以及軍標的要求。器件的商品化使得1553B總線得以廣泛地應用在苛刻環境的項目當中。
6、保證了的實時可確定性
1553B總線的命令/響應的協議方式保證了實時的可確定性。這可能是大多數係統設計者在設計使命關鍵係統中選擇1553B總線的最主要的原因。
三、1553B技術發展情況
1553B總線具有高速、靈活的特點,通信效率高,修改、擴充和維護簡便。下麵列舉一些數據:MIL-STD-1553B 是數字命令/響應式時分製多路傳輸數據總線,傳輸速率 1M 比特/秒,足以滿足第三代作戰飛機的要求;字長度 20 比特,數據有效長度 16 比特;半雙工傳輸方式,雙冗餘故障容錯方式,傳輸媒介為屏蔽雙絞線。
1553B總線的冗餘度設計,提高了子係統和全係統的可靠性。總線本身(包括總線控製器、雙絞線、偶合器等)平均無故障工作時間超過 10,000 小時,在全係統中基本可忽略其故障率,比殲-8Ⅱ原有聯結方式好得多。同時可以省去殲-8Ⅱ設備間複雜繁瑣的點對點聯結,僅此一項可令全電子係統的重量減輕約 5%,並節省空間、功耗。數字傳輸方式與傳統的模電方式相比,速度更快、反應時間更短、保密性更好、抗幹擾能力更強,能充分發揮火控設備性能。字差錯率小於千萬分之一。在後勤維護方麵,標準的接口、插卡非常容易拆卸,可以方便的通過數字式工具進行測試/虛擬。經測試僅地麵測試一項,就可比以往減少 30% 的維護工時。
1553B協議最初是為空軍設計的,隨著1553B總線的優越性的不斷體現和武器裝備的升級換代,1553B協議已應用到各個兵種,在陸軍和海軍的武器和維護係統中已開始采用1553B總線。
隨著國防現代化的建設和武器係統的升級換代,我軍也開始將1553B協議大量的應用到武器係統的設計中。但由於1553B協議的複雜性和國內整體技術水平的相對落後,在1553B協議的使用中幾乎都是采用國外的協議芯片,最常用的為美國DDC公司的協議芯片。
四、1553B協議芯片國產化
基於對1553B規範和gjb289a-97的消化理解,通過FPGA來實現MIL-STD-1553B協議是可行的,目前的科研院所和相關的單位在這方麵作了大量的工作,設計出的協議芯片已經能夠完全1553B規範。恩菲特科技於2005年推出的EP-H31580就是典型的代表。基於EP-H31580開發的1553B板卡的總線已經包括了PCI、PXI/CPCI、VXI、PC/104、PC/104+、PCMCIA等;在多家航空航天和兵器領域的科研院所和生產單位得到了廣泛的應用!
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