ARINC-429数据总线介绍

ARINC-429数据总线介绍2020/2/171、概述以ARINC-429总线构成的数传系统可以说是一个单信息源、多接收器的数据传输系统。为了实现设备之间的双向通讯，必须建立一个双向的数据传输链路。对于一个ARINC-429数据传输系统来说，如果要增加一个设备，或者由于改进而增加设备，那么对于每一个与它有信息铰链的设备来说，它们之间都应增加适当的数据链路，这样，随着设备的增加，所需要的ARINC-429链路的数量也就越来越大，这样就无形中增加了飞机的体积和重量，同时也降低了整个系统的可靠性和稳定性。1、概述ARINC-429数据传输系统增加设备连接的示意图如图：在ARINC-429数据传输系统中，嵌入在发送设备中的发送单元可与接收设备中的多达20个接收终端连接。设备1设备2设备3设备4增加的设备图1ARINC-429增加设备连接示意图2、总线传输介质ARINC-429数据总线有两端接地的双绞屏蔽电缆组成，外边的屏蔽套接地电位。两股屏蔽线中，一股为A线，另一股为B线。A线和B线传送的信号相差180°。3、信号调制方式ARINC-429总线传输的是双极归零式的调制信号。信号从高电平回归到零电平表示逻辑状态1，信号从低电平回归到零电平表示逻辑状态0。具体如下图所示逻辑1逻辑0逻辑1逻辑1逻辑0逻辑1图2ARINC-429信号调制方式4、总线传输速率一般情况下，ARINC-429总线有两种总线传输速率：100Kbps、48Kbps；有时最高可达100Kbps，最低为12.5～14Kbps。总线上所传输的每个信息字由32位组成，加上4位零电平的静寂间隔时间，共36位在高低两种传输速率中，每一位的传输时间是不同的。在以12.5Kbps的低速率传输时，每位的传输时间为80微秒，每传送一个ARINC字的时间为：36×80微秒=2.88毫秒；在以100Kbps的高速率传输时，每位的传输时间为10微秒，每传送一个ARINC字的时间为：36×10微秒=360微秒。5、ARINC-429字格式每一个ARINC-429字由32位构成。其格式如下：位号323130291110981功能奇偶位符号状态位数据位SD标号位数据传输顺序实现发送第1位，然后依次发送至32位，先传标号位，后传数据。当传输数据时，先传输最低位。但标号位应先传最高位，后传最低位。5、ARINC-429字格式标号位（LABEL）：第1～8位，用于标识传输的参数。87654321LSBMSB源/目的识别位(SD)：第9～10位，当需要将一些专用字传输到一个多系统的特定系统时，就可以用SDI来识别字的目的地。SDI也可以根据字内容来判明一个多系统的源系统。数据位(DATA)：第11～29位，将数据进行编码，以便于传输。符号状态位(SSM)：第30～31位，用于标识数据字的特性，如方向，符号等。SSM可表明数据发生器硬件的状态，是无效数据还是试验数据。奇偶校验位(Parity)：第32位。5、ARINC-429字格式说明：数据位(DATA)第11～29位，可以单独使用，即用第11～29位来表示物理量的大小。如果物理量为无符号数，直接用第11～29位来表示；如果物理量为有符号数，第29位表示符号，第11～28位表示数据大小。数据位(DATA)第11～29位和符号状态位(SSM)第30～31位联合使用，即用数据位(DATA)表示物理量的大小，用符号状态位(SSM)表示符号。6ARINC429硬件设计ARINC429总线接口板的主要功能是在ARINC429总线及上位机之间起到桥梁作用，实现ARINC429总线数据信息的接收和发送。当有数据从ARINC429总线上传输时，ARINC429接口电路能够准确地将其接收，并把它送到中央处理器，经中央处理器处理后，向上位机发送；当上位机的消息传输到来时，由中央处理器进行实时处理后，控制ARINC429收发模块将数据传送到ARINC429总线上。6ARINC429硬件设计双口RAMCPU24M晶振PCI地址/数据复用信号控制信号PCI总线ISA接口地址信号译码逻辑控制逻辑实时时钟和中断(FPGA)地址信号数据信号控制信号ISA接口数据信号数据信号控制信号地址信号控制信号控制信号HS3282HS3182外部连接器HS3282HS3182HS3282HS3182HS3282HS3182………………数据信号控制信号输出429数据输入429数据(1)PCI总线接口PCI总线是一种兼容性最强、功能最全的计算机总线。他可同时支持多组外围设备,且不受制于处器，为CPU及高速外围设备提供高性能、高吞吐量、低延迟的数据通路。(2)处理器由于上位机通过ARINC429总线接口板收发的数据量大，所以在设计总线接口板时，采用接口板上有CPU处理器。由板上CPU处理器对ARINC429信息进行处理，完成数据的发送和接收，这样可以提高上位机的效率。(3)双口存储器由于上位机通过ARINC429总线接口板收发的数据量大，为了提高上位机的效率，所以收发的数据需要缓存。(4)ARINC429协议芯片双口存储器上位机采用ARINC429总线进行数据通讯时，则在上位机与ARINC429总线之间必须有一个ARINC429协议转换部件。采用专用的HS3282协议芯片。HS3282的性能指标为：两路接收和一路发送；环绕自测试模式；数据字长为25bits或32bits格式；接收数据时进行校验，发送数据时产生校验；具有8×32bit的发送缓存；(4)ARINC429协议芯片双口存储器HS3282的复位是低电平有效，外部工作时钟为1MHz。具有二路接收(第一路接收和第二路接收)和一路发送。要使电路正常工作，发送时需要和HS3182配合。接收数据时，接收到的每一位数据的开始位首先被检测，外部提供的工作时钟为1MHz，内部接收和发送速率可以设置为十分之一或八十分之一（即100kbps或12.5kbps）。读接收器的任一个字时，一般都需要检测收到的信息数据的校验位。初始化时，可以设置字长为32Bit或25Bit。(5)接口控制电路处理器、ARINC429总线协议芯片与双口存储器是通过接口控制电路连接的，接口控制电路包括：地址译码电路、逻辑控制电路。(6)晶振晶振为ARINC429总线协议芯片和处理器所需要的时钟脉冲。7ARINC429字与HS3282字关系323130292827262524232221201918171615141312111098765432115141312111098765432101514131211109876543210PARITYSSMSIGNMSBLSBS/DORDATALSBMSBLABELDATAARINC429字32位数据字16位数据字216位数据字1为了发送ARINC-429的32位字，需要向HS3282写入2个16位字，即低字和高字。7ARINC429字与HS3282字关系323130292827262524232221201918171615141312111098765432115141312111098765432101514131211109876543210PARITYSSMSIGNMSBLSBS/DORDATALSBMSBLABELDATAARINC429字32位数据字16位数据字216位数据字1奇偶位符号状态位数据位SD标号位ARINC429字323130131110981HS3282低字810915151307数据位ARINC429字2914HS3282高字1507ARINC429字与HS3282字关系真空速接口控制文件3.doc323130292827262524232221201918171615141312111098765432115141312111098765432101514131211109876543210PARITYSSMSIGNMSBLSBS/DORDATALSBMSBLABELDATAARINC429字32位数据字16位数据字216位数据字1经度接口控制文件3.doc