MIL-STD-1553B总线系统 1.1553B总线协议 1.11553B总线介绍 MIL-STD-1553B(GJB 289A)它是一种应用于航空航天电子设备间通信的共享总线通信协议,最多连接31个终端设备,传输速率为1Mbps,它在航空电子总线网络中占有重要地位,广泛应用于船舶、坦克、导弹、卫星等运动平台。基本的1553B如图1所示,各1553B终端通过短截线连接到总线,总线两端必须连接到总线匹配电阻。
图1 1553B总线基本拓扑图 1553B主线采用屏蔽双绞线作为传输介质,由主电缆和短截线组成。主电缆的最长长度一般不超过100米,两端使用与其传输阻抗匹配的总线终端电阻进行端接(如RT500078)。如果主电缆长度过长,需要考虑传输延迟和传输线的影响。1米电缆的信号传输延迟为5.3纳秒。例如,如果主电缆长度为300米,则主电缆上信号的最大传输延迟约为1.6微秒。1553B总线消息从BC端传输到RT端需要1.传输延迟6微秒,响应状态字从RT端到BC端也需要1.传输延迟6微秒。响应时间增加了3.因此,2微秒的传输延迟,BC最大响应时间由1553增加4微秒(B协议中规定的14微秒增加到18微秒)。
短截线是将1553B终端设备连接到主电缆的电缆。短截线的最大长度取决于它与主总线的连接,短截线的长度不超过0.3米;短截线长度不超过6米。
1.2间接耦合 间接耦合,又称变压器耦合。间接耦合是指终端通过次级隔离变压器(如DBP20010年)连接到主电缆,隔离变压器位于终端设备外部。主电线两端通过电阻等于电缆特征阻抗的电阻与耦合变压器连接,以确保传输线不匹配引起的反射最小。与直接耦合相比,间接耦合具有良好的电气隔离、阻抗匹配和较高的噪声抑制性能。电气隔离避免了终端故障或短截线阻抗失配对主总线的影响,变压器耦合应优先考虑实际应用。
1.3直接耦合 直接耦合是指将终端直接连接到主电缆(通常使用T连接器),隔离电阻和变压器位于终端设备内部。在直接耦合的情况下,虽然隔离电阻在短接故障或终端短路的情况下保护主总线,但在实际使用过程中应谨慎使用或不直接耦合。因为一旦终端短路会影响整个总线通信,直接短路也会极大地影响总线上的阻抗匹配。
1.4 1553B总线连接规则 应尽量使用间接耦合方式,避免使用直接耦合方式;间接耦合方式的短截线长度应小于6米。如一定要使用直接耦合方式,短截线长度应小于0.3米;主电缆长度小于100米。
2.1553B总线组件 2.1 1553B电缆及连接器 1553B主电缆和短截线均采用带屏蔽的双绞线、电缆和电缆、电缆和1553B双轴连接器用于连接终端设备、电缆和耦合器PL75-47、CJ70-47、BJ76等),如图2所示。
图2 1553B连接器和电缆
2.2终端电阻 1553B主电缆两端必须连接终端电阻,一般采用78欧姆、2瓦、1%精度的电阻,如RT终端电阻的形状如图3所示:
图3 终端电阻 在实际应用中,终端电阻不可选,必须连接主电缆两端的终端电阻。
2.3总线耦合器和T型连接器 使用总线耦合器连接1553B耦合器可扩展主电缆和短截线~8个短截口,常用的耦合器(DBP如图4所示,20010)
图4 总线耦合器 上图为两个短截面的耦合器,左右接口连接1553B连接1553的主电缆和下两个短截面B终端设备。在实际应用中,请注意不要用两侧的接口连接终端设备,也不要用下端接口连接1553B主电缆。 T型连接器用于连接1553B主电缆扩展1553B终端设备,常用的T型连接器(BN73)如图5所示:
图5 T型连接器 通过T型连接器扩展的1553B短截线长度应小于0.3米。
2.4 RFI端子 一般情况下,为了防止电磁干扰,保持短截面清洁,需要连接耦合器的短截面RFI端子,常用RFI端子(RT50000,RT50000nc)如图6所示:
图6 RFI端子
在实际使用中,终端电阻的阻抗远小于1553B78欧姆的终端电阻不能用于终端设备的阻抗(如RT500078)连接耦合器上未使用的短截面。如果没有FRI端子可以断开未使用的短截面,不连接任何端子。 3.搭建1553B总线系统 3.1 1553B总线系统的组件 在连接1553B1553B总线所需的各个组件,包括1553B终端设备、1553B延长线、总线耦合器(或T型连接器)、终端电阻。本章介绍了间接耦合的1553B总线连接方式,直接耦合方式,用T型连接器代替图中的总线耦合器。 3.2连接2个1553B终端设备 在实验室测试中,经常会遇到2个1553B一个简单的1553终端设备B通常一个终端是总线系统BC,另一种设备是RT。一般来说,1个总线耦合器和2个终端电阻可以实现2个1553B连接终端设备。
图7 2个1553B终端设备连接图 该间接耦合连接的实物图如下:
图8 2个1553B连接实物图的终端设备
在上图的配置模式中,整个1553B主电缆集成在总线耦合器中。另一种等价连接方式如下图所示:
图9 等价的2个1553B终端设备连接图
上述连接方式由1553组成B总线系统所需的最基本组件。在实际应用中,常见的错误是使用1553B短截线直接21553B没有任何总线耦合器(或T型连接器)和终端电阻,终端设备连接在一起。这种连接会导致1553B1553B数据传输错误。因此,在实际应用中必须严格遵守1553B总线的连接要求。
3.3 连接双冗余总线 绝大多数的1553B总线是双冗余系统,包括主总线(Bus A)从总线(Bus B),如下图所示:
图10 双冗余总线连接图 在连接过程中Bus A和Bus B总线相互独立,不要使用总线耦合器Bus A和Bus B总线连接在一起。
3.4 连接大型的1553B总线系统 在实际应用中,可能会遇到多个1553B将终端设备连接在一起,形成大型1553B总线系统,下图为由6个终端设备组成的双冗余1553B总线系统。
图11 复杂的双冗余总线连接图 在这个基本的拓扑结构上,可以通过添加或减少1553B为了构建所需的1553B总线系统。短截线长度不得超过6米(直接耦合不得超过0米).3米),主电缆总长度不超过100米。主电缆长度较长的,应考虑传输延迟和传输线的影响。