ARINC429通信技术

ARINC429通信技术•一.什么是ARINC429总线•三.ARINC总线通信控制•二.ARINC总线的特点一.什么是ARINC429总线•ARINC429总线协议是美国航空电子工程委员会(AirlinesEngineeringCommittee)于1977年7月提出的，并于同年发表并获得批准使用，它的全称是数字式信息传输系统(DigitalInformationTransmissionSystem)。协议标准规定了航空电子设备及有关系统间的数字信息传输要求。ARINC429广泛应用在先进的民航客机中，如B-737、B-757、B-767，俄制军用飞机也选用了类似的技术。•ARINC429总线结构简单、性能稳定，抗干扰性强。最大的优势在于可靠性高。飞机上的ARINC429数据总线，用于在系统和设备之间传送上千种不同类型的参数，如航向、真空速、马赫数等。二.ARINC429总线的特点•1.传输方式单向方式。信息只能从通信设备的发送口输出，经传输总线传至与它相连的需要该信息的其他设备的接口。但信息决不能倒流至已规定为发送信息的接口中。在两个通信设备间需要双向传输时，则每个方向上各用一个独立的传输总线。由于没有1553B总线的BC，信息分发的任务和风险不再集中。图中，传输系统连接的是X、Y、Z三个机件，数据信息在一对屏蔽线上以单向方式传输，即由X的A端向Y和Z的A端传送数据，而Y和Z只将需要的数据译出。起这种传输作用的双绞屏蔽线称为通用数据传输总线。另一种称为专用数据传输总线的只能把数据向一个接收端传输，如从Z的C端传输到X的D端。•2.驱动能力每条总线上可以连接不超过20个的接收器。由于设备较少，信息传递有充裕的时间保证。•3.传输速率分高低两档，高速工作状态的位速率为100Kb/s。系统低速工作状态的位速率应用在12Kb/s~14.5Kb/s范围内。选定内容后的位速率其误差范围在1%之内。高速率和低速率不能在同一条传输总线上传输。发送系统如图所示。4.调制方式•数据字以双极回零脉冲形式发送。•双极回零脉冲调制：发送出去的脉冲串有三个电平•高电平Hi，其典型值：＋10V，表示数据的逻辑“1”。•中电平NULL，典型值：0V，表示自身时钟，维持自身同步。•低电平Lo，典型值：－10V，表示数据的逻辑“0”。•字与字之间以一定间隔（占４位中电平0V）分开，这个间隔还作为字同步。•5.同步方式传输的基本单位是字，每个字由32位组成。位同步信息是在双极归零码信号波形中携带着，字同步是以传输周期间至少4位的零电平时间间隔为基准，紧跟该字间隔后要发送的第一位的起点即为新字的起点。ARINC429数据总线上传输的数据字，使用BNR码和BCD码两种类型，这两种类型的数据字结构相似。•每个数据字含有五个部分：1、标号（Label）2、源/目的识别符（source/destinationidentifier,记作SDI）3、数据组（Data）4、符号/状态标志（symbol/statusmatrix,记作SSM）5、奇偶校验位（Paritybit,记作P）ARINC429BCD基本格式１个数据字有32位，它被分为5段，BCD格式为：1.标志码（Label），第1-8位；2.源／目的地识别码（SDI），第9-10位；3.数据区（Data），第11-29位；4.符号状态码（SSM），第30-31位；5.奇偶校验位（Parity），第32位1个数据字传输1个参数（如速度、温度等）。利用BCD格式进行传输的数据有：偏流角、测距机测出的距离、真空速、升降速率、无线电高度表测量的高度、选定的决断高度、全温、格林威治时间等。ARINC429BCD基本格式PAR.SSMDATASDILABEL3231302928272625242322212019181716151413121110987654321BCD字格式——标志码•1.标志码（Label）•对传输的每一个参数都规定了标号,用以识别信息类型。就是说,知道标号就知道所测量或所传输的是什么参数。•标志码有8位，分成3段，它是八进制数，代表0-377.八进制码二进制码00001001201030114100510161107111•下图给出了ARINC429数字信息传输系统传输的各项信息的单位、范围、分辨率等。标志码参数名称单位范围（刻度）分辨率066纵向重心％MAC0～100.000.01067横向重心％MAC0～100.000.01125格林威治时间小时：分0～23.59.90.1165无线电高度表英尺±799.90.1170选定决断高度（EFI）英尺0～25001.0200偏流度±1800.1201测距机距离海里-1～399.990.01230真空速海里/小时100～5991.0231全温℃-060～+0991.0232升降速率英尺/分±20.00010.0BCD字格式——源／目的地识别码（SDI）•数据字的第9、第10两位用于源／目的地识别码。•当需要将一些专用字输送到一个多系统的特定系统时，就可以用SDI来判明字的目的地。•数据接收器将判明字内所包含的装置的编码（1，2或3），编码00为全部呼叫码（ALLCALL），它表示将该字送到所有的装置。第10位第9位装置号00全部呼叫011102113BCD字格式——数据区•数据区由BCD字格式第11位到第29位（离散功能）组成。8421BCD码简介2928272625242322212019181716151413121100000100010001101014218421842184218421第1字符第2字符第3字符第4字符第5字符其数据区表示的数据是2235，由标识码201可知，这个参数是DME距离。小数点的位置由各参数要求的分辨率决定。DME的分辨率为0.01。DME距离是：2235×0.01=22.35海里BCD字格式——符号状态码（SSM）•BCD字的特性，如方向、符号、数值等均由SSM来识别。SSM也可表明数据发生器硬件的状态，是无效数据还是试验数据等。•BCD码的第30位和第31位是SSM的状态码。位数BCD数据字特性303100正、北、东、右、向台、上01无计算数据10功能试验11负、南、西、左、背台、下BCD字格式——符号状态码（SSM）如果源系统不能向一个功能正常的系统提供可靠信息，则认为发送的是无效数据。无效数据有两种，一种是无计算数据（NCD），另一种是失效警告。因其他系统故障而使源系统不能计算可靠数据的，称为无计算数据。这时，SSM为01，源系统通知输出无效。在这种情况下，系统的指示器上是否出现故障旗，则视需要而定。当系统的监视器检测到一个或几个故障时，称为“故障警告”。这时，源系统便中止向数据总线提供有效数据，并通知其输出无效。当SSM为10时，则表示源系统在进行功能试验，数据或者由功能试验产生，或者由指令给出。BCD字格式——奇偶校验位•ARINC429数字信息传输系统奇偶校验位逻辑值提供的是奇数奇偶校验。•数据发送器根据当前1—31位的逻辑“1”来决定第32位的逻辑值；使整个32位的逻辑“1”的个数始终是奇数。•经过传输后，接收系统再求一次每个字的逻辑“1”的个数，如果仍是奇数，则可认为传输有效，否则便认为无效。BNR字格式BNR字格式提供了一个比较宽的数值和角度表示范围。利用BNR字格式进行传输的数据有：重量，选定航道，航向，高度和燃油量等。ARINC429BNR基本格式PAR.SSMDATASDILABEL3231302928272625242322212019181716151413121110987654321BNR格式基本上与BCD格式相同，只不过数据区的位数稍有变化，即：数据区（Data），第11-28位；符号状态码（SSM），第29-31位；其余各位均与BCD相同。BNR字的数据区•BNR字的数据区由第11到第28位组成。最低有效位（LSB）和最高有效位（MSB）分别为第11位和第28位。•如果传输的信息少于整个数据区，则用二进制零或有效数据填入填充位。214181161321641BNR字的数据区•如果数据为负数，则由符号状态码表示其负号(第29位为1)，而负数作为正数的补码进行编码。•数据组中的二进制码不是真值，要换成原码，即补码逐位求反码再在末位加1得原码。•对于航向、航道、航迹一类的角度参数，在0°～180°范围内按正数编码，在180°——360°范围内，则将其换算成相应的负角度数后再进行编码。BNR字的数据区•例：参数：总气温（TotalAirTemp），八进制标号=211•ARINC429规定总气温的最大值为5120C，第29位=1282726252423222120191817161514131211位11110011001pPPpPPP数据00001100110pPPpPPP反码00001100111pPPpPPP末位加1•按最后得到的二进制码计算温度值•总气温=-5120C(1/32+1/64+1/512+1/1024+1/2048)=-25.750CBNR字的符号状态码（SSM）•BNR字格式的符号状态码由两部分组成。第一部分是第29位，它表明字的性质，如方向、正负等。另外，在不需要符号时，第29位也是0。•符号状态码的第二部分是第30位和第31位，它表明数据发送器硬件的状态，当编码为11时，表示该硬件工作正常。位数BNR数据特性3130位数BNR数据特性00故障警告2901无计算数据（NCD）0正、北、东、右、向台、上10功能测试1负、南、西、左、背台、下11正常工作BNR字的符号状态码（SSM）•当第30位为0，第31位为1时，表示源系统在进行功能校验，这时所发送的数据也是由功能校验提供的。•如果在功能校验期间探测到系统有故障，那么SSM编码就变为00（故障警告）。•如果计算数据不可靠不是由系统故障造成的，则SSM编码变为01，表示无计算数据（NCD）。•当系统监视器探测到一个或几个故障时，SSＭ编码也为00（故障警告），从而表明输出的BNR字无效。•这时，系统指示器上出现故障旗。三.ARINC429总线通信控制文件、数据传输采用命令、响应协议进行，其传输数据为二进制数据字和ISO5号字母表字符两种。文件的结构形式是一个文件由1个~127个记录组成，一个记录又由1个~126个数据字组成。1、文件、数据传输协议当发送器有数据要数据要送往接收器时，发送器具通过传输总线发送“请求发送”初始字，接收器收到此初始字后，通过另一条总线以“清除发送”初始字作为应答，表示接收器准备好可以接收数据。发送器收到此应答，先发送第一个记录。2、传输控制字传输字包括初始字，中间字和结束字，文件传输用每个字的第30位、第31位表示字类型，文件传输数据为ISO5号字母和二进制数据字。文件传输的标号根据文件的应用而定，包括管理计算机系统相互通信等，如需要有优先级操控能力，有必要给这些应用中的文件分配一个以上的标号。