航空電子系統(tǒng)的幾種數(shù)據(jù)總線應(yīng)用評述

　　ARINC629數(shù)據(jù)總線像ARINC429一樣是無主機的廣播式數(shù)據(jù)總線,按照載波偵聽多路訪問/碰撞檢測(CSMA/CD)的規(guī)約來進(jìn)行工作。
　　盡管ARINC629總線打算作為ARINC429的后繼者,但它與MIL-STD-1553B之間仍有幾個相似之處。每個字的字長為20個位時,其中數(shù)據(jù)占16位并有一個奇偶校驗位。標(biāo)號字有3個位時的高-低同步波形,而數(shù)據(jù)字的同步波形是由低變高,也占3個位時。一個消息由1～16個字串組成。每個字串有一個標(biāo)號字,再跟最多可達(dá)256個數(shù)據(jù)字。ARINC629總線能在1553B所用的任一種配置方式上工作,其總線速率為2MB/s。值得一提的特點是容易采用電感性耦合器與總線相連接,連接時不必割斷導(dǎo)線,這是它對提高可靠性和降低電磁干擾的卓有成效的貢獻(xiàn)。
　　ARINC629數(shù)據(jù)總線是一種自主式終端訪問工作方式的數(shù)據(jù)總線,所以總線上每一終端必須有自己的控制機構(gòu)。這種控制機構(gòu)通過2塊可擦除的EPROM作為發(fā)送和接收“個性化插件”來實現(xiàn)。
2.3　總線硬件特性的比較
　　1553B總線的傳輸線是雙股絞合、屏蔽且?guī)ёo(hù)套的電纜,要求每英尺(1ft=0.3048m)絞合4扭,屏蔽最少應(yīng)覆蓋電纜表面的75%。頻率為1MHz時,電纜的特性阻抗應(yīng)在70～85Ω內(nèi)。電纜的每一末端必須接一個等于電纜特性阻抗值±2%阻值的電阻器。線與線之間的電容應(yīng)小于或等于30pF/ft,且電纜的損耗在頻率為1MHz時應(yīng)小于（或等于）0.015dB/ft,電纜長度不受限制。
　　1553B標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種耦合方法：第一種采用線與線直接連接,通常稱為直接耦合短截線。第二種耦合方法為變壓器耦合短截線。
　　圖4是標(biāo)準(zhǔn)型式的變壓器耦合短截線,它們用硬導(dǎo)線進(jìn)行線與線間的連接,經(jīng)隔離電阻器連到耦合變壓器上。盡管變壓器耦合短截線的長度可任意選定,但設(shè)計者應(yīng)努力設(shè)法盡可能使其長度不超過6.1m。共模抑制比應(yīng)大于（或等于）45dB。

　　1553B總線關(guān)于終端的詳細(xì)性能要點如下：
　　①變壓器耦合的終端輸出電壓（線與線之間）的峰-峰值應(yīng)在18～27V范圍內(nèi),其噪音（線與線之間）有效值小于14mV;
　?、谧儔浩黢詈系慕K端應(yīng)對峰-峰值在0.86～14.0V（線與線之間）范圍內(nèi)的輸入信號作響應(yīng),在75kHz～1MHz范圍內(nèi),終端的最小輸入阻抗應(yīng)為1kΩ。
　　ARINC429對硬件的要求相對來說并不苛刻,且容易實現(xiàn),圖5為429總線通用示意圖。發(fā)送器的輸出阻抗應(yīng)在75～85Ω的范圍內(nèi),在兩導(dǎo)線之間均分。

　　對接收器,其輸入電阻應(yīng)大于12kΩ,差動輸入電容和對地電容都應(yīng)＜50pF。所以規(guī)定接收器的最小輸入電阻為12kΩ,是為了保證在總線上有多達(dá)20個接收器時不至于使總線超載,且在故障情況時能減少接收器之間的相互干擾。為了在一根線對地短路這種故障情況時,接收器還能繼續(xù)工作,ARINC429已規(guī)定了接收器可接收的電壓范圍為：
　　HI（高）：+6.5～+13VDC;
　　LO（低）：-6.5～-13VDC;
　　NULL（零）：+2.5～-2.5VDC。
　　在這些電平范圍之外的任何信號都認(rèn)為是無效的。另外,在一根線對地短路故障時,將會產(chǎn)生一個變動范圍高達(dá)+5.5V或-5.5V的差動電壓。在實際應(yīng)用中,最大旁路電容不應(yīng)超過30000pF。圖6為一個航空電子飛行儀表系統(tǒng)的DPU顯示處理單元的ARINC429總線結(jié)構(gòu)圖。

3　結(jié)束語
　　數(shù)據(jù)總線技術(shù)在很大程度上提高了飛機本身的性能,而且還擴大和提高了飛機完成任務(wù)的能力。影響數(shù)據(jù)總線設(shè)計的許多因素,不一定直接與飛機任務(wù)有關(guān)。為了達(dá)到最大的生產(chǎn)效率、有效性、減少壽命期費用和擁有費用,通常在利用率和維修范圍內(nèi)會提出一些附加的要求,例如,冗余度、任務(wù)完成率、維修小時與飛行小時之比、MTBF和地面維修時間等?？偩€的選用應(yīng)根據(jù)任務(wù)和性能要求,而總線設(shè)計數(shù)據(jù)的確定,應(yīng)基于國內(nèi)外資料、部分及系統(tǒng)聯(lián)試試驗的結(jié)果,避免以后要以高昂的代價來重新修正設(shè)計。

作者單位：南昌洪都航空工業(yè)集團650所(330024)

參考文獻(xiàn)

　[1]ARINC429-4 Specification 429 MARK33 Digital Information Transfer System(DITS).Aeronautical Radio,Inc.
　[2]MIL-STD1553B Aircraft Internal Time Division Command/Response Multiplex DataBus,1978,8
　[3]Spitzer CR.Digital Avionics Systems.1987
　[4]馮福來.軍用飛機系統(tǒng)設(shè)備可測試性技術(shù)初探.測控技術(shù),1991,(2)
　[5]馮福來.容錯計算系統(tǒng)的特性、性能/可靠性量度及其評價.航空與航天,1993,(3)
　[6]馮福來.軟件可靠性建模的探討.計算機工程與設(shè)計,1993,(3)
　[7]馮福來.F-16飛機隨機維護(hù)資料編寫特點評述.軍用標(biāo)準(zhǔn)化,1998,(2)