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NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY授课提纲ARINC-429总线接口设计4ARINC-429总线概述1ARINC-429总线标准及协议2ARINC-429总线协议芯片3ARINC-429总线典型应用5NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY概述1.概述①ARINC429规范由美国航空电子工程委员会(AirlineElectronicEngineeringCommission,AEEC)制定,美国航空无线电公司(AeronauticalRadioInc.,ARINC)出版的一种民用飞机机载总线规范。②ARINC429规范全称为“数字信息传输系统”(DigitalInformationTransferSystem,DITS),于1977年首次出版,是当前实用最为广泛的ARINC标准。③ARINC429是规范,而不是总线。④该标准数据资源丰富,而且数据精度高,在当代航空及其他设备中得到广泛应用。——ARINC429规范NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY概述1.概述⑤ARINC429总线是一种串行标准,为面向接口型的单向广播式传输总线。⑥该总线上只允许有一个发送器,但可以有多个接收器(最多为20个)。⑦在一条总线上定义有一个发送器和一个或多个接收器,以差动输出的对称(平衡)方式工作。⑧采用双绞屏蔽线异步传输数据。⑨总线用标志码字来区分设备和信号名称。⑩ARINC429标准使设备互换性的物理和电气特性达到最大程度的标准化,提高了地面和机载设备的兼容性。——ARINC429规范NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY概述2.数据①ARINC-429通信采用带有奇偶校验的32位信息字,采用双极性归零码的三态调制编码方式,调制信号由“高”、“零”、“低”三种电平状态。②接收器输入端(考虑到干扰情况下)高电平为+6.5V~+13V零电平为-2.5V~+2.5V低电平为-6.5V~-13V③一般情况下,数据传输中,发送端以足够高的速率传输数据,按开环方式控制传输,不需要接收器通知发送器已接收到信息。④采用双绞电缆线进行数据的传输,要求电缆线的两端和所有断开点都应该屏蔽接地,以提高传输过程中的抗干扰能力。——ARINC429规范NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY概述3.应用①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。②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。③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。——ARINC429规范NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY概述3.应用ARINC-429数据传输系统增加设备连接的示意图如图:——ARINC429规范设备1设备2设备3设备4增加的设备NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY概述3.应用④ARINC429总线结构简单、性能稳定、传输可靠,抗干扰能力强,广泛被先进民航飞机。⑤波音B737/B757/B767/B777、空中客车A300-600等所采用。⑥俄制军用飞机也选用了类似的技术。⑦这种总线在民用飞机上大多采用低速(12.5kbit)接收和发送,军用飞机则普遍采用高速(100kbit)接收和发送。——ARINC429规范NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY授课提纲ARINC-429总线接口设计4ARINC-429总线概述1ARINC-429总线标准及协议2ARINC-429总线协议芯片3ARINC-429总线典型应用5NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议1.总线规范及编码标准①ARINC429速率为12.5kbps或100kbps,通常以脉冲形式发送,并采用双极归零方式调制。——规范及编码高电平低电平零电平10211413位号双极性归零码数据NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议1.总线规范及编码标准②对于每一个字的同步,可通过检测每个字第一位的跃变来实现。③在连续传输的字与字之间至少有4个位的时间间隔。④ARINC429数据信号是一对差分信号格式,由专用驱动芯片驱动到总线,数据发送时经过差分驱动。⑤驱动前级为两个标准的TTL电平,驱动后级则为一对正负5V电平前级,而差分运算结果是参考电压的2倍。——规范及编码NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议2.基本信息单元①ARINC429是简单点对点串行传输协议,基本数据单元是32位数据字。②数据字主要包括五部分:奇偶校验位(P)、符号/状态位(SSM)、数据位(DATA)、源/目的标识(SDI)和标号(LABEL)。③两个数据字之间至少有4位的间隔,用来实现字同步。④数据以32-Bit(25-Bit)字(Word)格式传送。每个字包含1-Bit校验位,8-Bit标号。⑤标号(Label)定义了飞行数据的功能,即保持被传输数据的所属类型,例如经度数据、纬度数据等。⑥其余的数据位或以数字(二进制或BCD编码),或以字母编码,根据Label而区分成不同的域。——信息单元NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议2.基本信息单元——信息单元数据位1-89-101112-272829,30,3132功能LabelSDIorDataLSBDataMSBSSMParityStatus备注标号域数据源或数据的一部分数据最低有效位数据数据最高有效位符号/状态矩阵奇偶校验位NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议2.基本信息单元①LABEL是信息标识符,其用途一是识别数据字内包含的信息,二是识别做离散、维护和数据用的字。标号用八进制表示(0-377)。②第9和第10用作数据的源、目标标识(SDI)功能。它用于当需要将特定字发送给多系统设备的某一特定接收系统时,或者多系统设备的源系统需要根据字的内容被接受器识别时,可用源、目标标识符功能。在两种情况下位号第9和第10不表示源、目标标识功能。一种是字母和数字(ISO5号字母表)数据字;另一种是根据分辨率的需要,把位号第9和第10用作有效数据的数据字。③SSM是符号/状态矩阵,表示数字数据字的符号或者数据的状态,对于不同字的SSM有不同的定义。——信息单元NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议2.基本信息单元——信息单元NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议3.有关说明①标号位发送数据顺序与正常顺序相反,先发送高字位再发送低字位。②数据传输顺序是先发第1位,然后依次发送至32位。③先传标号,后传数据。传输标号时,应先传高有效位,后传低有效位。传数据时,应先传低有效位,后传高有效位。即字的最低有效位就是标号的最高有效位。④对于每一个字的同步,可通过检测每一个字第一位的跃变来实现,在连续传输的字与字之间,至少有4个位的时间间隔,紧跟其后要发送的第一位即为新字的起点。⑤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——信息单元NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议1.信号电平①ARINC429信号采用双极性归零制的三态码调制方式,即调制信号由“HI”、“NULL”、“LO”状态组成的三电平状态调制。——电气标准NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议1.信号电平②ARINC429单个发送器通过一对双绞屏蔽线可连接多达20个数据接收器,而且每个接收器采用隔离措施,防止本接收器发生故障时,影响连在传输总线上的其它接收器正常接收数据。③系统之间的交联采用双绞屏蔽线,双绞线电缆屏蔽层的两端,以及沿着该电缆上的任何断开处都应该接地,同时屏蔽层到地之间的连接线应尽可能的短。④ARINC429正常传输电压为+5~-5V,有A、B端之分,ARINC429信号的电平标准如下表所示(表中所列为线A到线B的电位差),由于考虑到额定电压将受到噪音和脉冲畸变的干扰,接收器应能识别比发送端所发送信号范围更宽的电平。——电气标准NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议2.信号电平——电气标准状态发送端接收端HI+10±1.0V+6.5V~+13VNULL0±0.5V+2.5V~-2.5VLO-10±1.0V-6.5V~-13VNORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议2.信号电平⑤空载时,发送器输出端的差分输出电压见下表:——电气标准名称高电平/v零电平/v低电平/v线A到线B+10±1.00±0.5-10±1.0线A到地5±0.50±0.25-5±0.5线B到地-5±0.50±0.255±0.5NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议2.信号电平⑥接收器接收到的差分电压取决于导线长度、负载大小、等因素。线A或线B到地之间的电压值未作规定。接收器两端之间要求能承受稳态30V交流电压(有效值),或者在接收器A端或B端到地之间能够承受30V的直流电压而不会损坏。接收器端(A和B之间)的标称电压如表:——电气标准名称高电平/v零电平/v低电平/v信号线上无噪声+7.25~+11+0.5~-0.5-7.25~-11实际装置中有噪声影响+6.5~+13+2.5~-2.5-6.5~-13NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议3.阻抗①发送器输出阻抗发送器输出阻抗是70~80Ω。发送器输出阻抗在线A和线B之间均分,使输出阻抗平衡。②接收器输入阻抗接收器的典型输入特性如下:差分输入阻抗值RI=12000Ω(最小值)。差分输入电容值=50pF(最大值)。到地的电阻值≧12000Ω。到地的电容值≦50pF。接收器的总输入阻抗值应不小于8000Ω。对任何发送器,规定接入的接收器数量最多为20个。——电气标准NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议3.阻抗③电缆阻抗连接电缆导线的线规为10~26号,具体选择取决于所需电缆的强度要求和重量限制。电缆典型的特性阻抗值在60~80Ω之间。发送器的输出阻抗选定75Ω为标称值,以便与该范围内的电缆阻抗相匹配。——电气标准NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议1.定时标准①同步是ARINC429数字信息传输系统所固有的特性。②字同步是以传输周期间至少四位的时间间隔为基准的,紧跟该字间隔后要发送的第一位的起点即为新字的起点。③位间隔是根据双极性归零代码从原先的“零”状态变至“高”电平或“低”电平来实现的。——时间特性NORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY总线标准及协议2.位速率①串行信号的位速率有两种工作状态:高速工作状态位速率应为100.0Kbps±1%。低速工作状态的位速率应在12.0~14.5Kbps范围内,选定后的位速率其误差范围应在±1%之内。俄罗斯标准增加了48Kbps
本文标题:机载总线之ARINC-429
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