ARINC429通信技術(shù)

1、ARINC429通信技術(shù) 一 .什么是ARINC429總線 三 . ARINC總線通信控制 二 . ARINC總線的特點(diǎn)一.什么是ARINC429總線 ARINC429總線協(xié)議是美國(guó)航空電子工程委員會(huì)(Airlines Engineering Committee)于1977年7月提出的，并于同年發(fā)表并獲得批準(zhǔn)使用，它的全稱是數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)(Digital Information Transmission System ) 。協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了航空電子設(shè)備及有關(guān)系統(tǒng)間的數(shù)字信息傳輸要求。ARINC429廣泛應(yīng)用在先進(jìn)的民航客機(jī)中，如B-737、B-757、B-767，俄制軍用飛機(jī)也選用了類似的技

2、術(shù)。 ARINC429總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)。最大的優(yōu)勢(shì)在于可靠性高。飛機(jī)上的ARINC429數(shù)據(jù)總線，用于在系統(tǒng)和設(shè)備之間傳送上千種不同類型的參數(shù)，如航向、真空速、馬赫數(shù)等。二.ARINC429總線的特點(diǎn) 1.傳輸方式 單向方式。信息只能從通信設(shè)備的發(fā)送口輸出，經(jīng)傳輸總線傳至與它相連的需要該信息的其他設(shè)備的接口。但信息決不能倒流至已規(guī)定為發(fā)送信息的接口中。在兩個(gè)通信設(shè)備間需要雙向傳輸時(shí)，則每個(gè)方向上各用一個(gè)獨(dú)立的傳輸總線。由于沒(méi)有1553B總線的BC，信息分發(fā)的任務(wù)和風(fēng)險(xiǎn)不再集中。 圖中，傳輸系統(tǒng)連接的是X、Y、Z三個(gè)機(jī)件，數(shù)據(jù)信息在一對(duì)屏蔽線上以單向方式傳輸，即由X的A端向Y和

3、Z的A端傳送數(shù)據(jù)，而Y和Z只將需要的數(shù)據(jù)譯出。起這種傳輸作用的雙絞屏蔽線稱為通用數(shù)據(jù)傳輸總線。另一種稱為專用數(shù)據(jù)傳輸總線的只能把數(shù)據(jù)向一個(gè)接收端傳輸，如從Z的C端傳輸?shù)絏的D端。2.驅(qū)動(dòng)能力 每條總線上可以連接不超過(guò)20個(gè)的接收器。由于設(shè)備較少，信息傳遞有充裕的時(shí)間保證。3.傳輸速率 分高低兩檔，高速工作狀態(tài)的位速率為100Kb/s。系統(tǒng)低速工作狀態(tài)的位速率應(yīng)用在12Kb/s14.5Kb/s范圍內(nèi)。選定內(nèi)容后的位速率其誤差范圍在1%之內(nèi)。高速率和低速率不能在同一條傳輸總線上傳輸。發(fā)送系統(tǒng)如圖所示。4.調(diào)制方式 數(shù)據(jù)字以雙極回零脈沖形式發(fā)送。 雙極回零脈沖調(diào)制：發(fā)送出去的脈沖串有三個(gè)電平 高電平

4、Hi，其典型值：10V，表示數(shù)據(jù)的邏輯“1”。 中電平NULL，典型值：0V，表示自身時(shí)鐘，維持自身同步。 低電平Lo，典型值：10V，表示數(shù)據(jù)的邏輯“0”。 字與字之間以一定間隔（占位中電平0V）分開，這個(gè)間隔還作為字同步。5.同步方式 傳輸?shù)幕締挝皇亲?，每個(gè)字由32位組成。位同步信息是在雙極歸零碼信號(hào)波形中攜帶著，字同步是以傳輸周期間至少4位的零電平時(shí)間間隔為基準(zhǔn)，緊跟該字間隔后要發(fā)送的第一位的起點(diǎn)即為新字的起點(diǎn)。 ARINC429數(shù)據(jù)總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字，使用BNR碼和BCD碼兩種類型，這兩種類型的數(shù)據(jù)字結(jié)構(gòu)相似。每個(gè)數(shù)據(jù)字含有五個(gè)部分： 1、標(biāo)號(hào)（Label） 2、源/目的識(shí)別符（so

5、urce/destination identifier,記作SDI） 3、數(shù)據(jù)組（Data） 4、符號(hào)/狀態(tài)標(biāo)志（symbol/status matrix,記作SSM） 5、奇偶校驗(yàn)位（Parity bit,記作P） ARINC 429 BCD基本格式 個(gè)數(shù)據(jù)字有32位，它被分為5段，BCD格式為：1.標(biāo)志碼（Label），第1-8位；2.源目的地識(shí)別碼（SDI），第9-10位；3.數(shù)據(jù)區(qū)（Data），第11-29位；4.符號(hào)狀態(tài)碼（SSM），第30-31位；5.奇偶校驗(yàn)位（Parity），第32位 1個(gè)數(shù)據(jù)字傳輸1個(gè)參數(shù)（如速度、溫度等）。 利用BCD格式進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有：偏流角、測(cè)距機(jī)測(cè)出

6、的距離、真空速、升降速率、無(wú)線電高度表測(cè)量的高度、選定的決斷高度、全溫、格林威治時(shí)間等。ARINC 429 BCD基本格式P PA AR.R.SSMSSMDATADATASDISDILABELLABEL 3 32 23 31 13 30 02 29 92 28 82 27 72 26 62 25 52 24 42 23 32 22 22 21 12 20 01 19 91 18 81 17 71 16 61 15 51 14 41 13 31 12 21 11 11 10 09 98 87 76 65 54 43 32 21 1BCD字格式 標(biāo)志碼 1. 標(biāo)志碼（Label） 對(duì)傳輸?shù)拿恳粋€(gè)參

7、數(shù)都規(guī)定了標(biāo)號(hào), 用以識(shí)別信息類型。就是說(shuō), 知道標(biāo)號(hào)就知道所測(cè)量或所傳輸?shù)氖鞘裁磪?shù)。 標(biāo)志碼有8位，分成3段，它是八進(jìn)制數(shù)，代表0-377.八進(jìn)制碼八進(jìn)制碼二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼00 0 010 0 120 1 030 1 141 0 051 0 161 1 071 1 1 下圖給出了ARINC429數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)母黜?xiàng)信息的單位、范圍、分辨率等。標(biāo)志碼標(biāo)志碼參數(shù)名稱參數(shù)名稱單位單位范圍范圍（刻度）（刻度）分辨率分辨率066縱向重心縱向重心MAC0100.000.01067橫向重心橫向重心MAC0100.000.01125格林威治時(shí)間格林威治時(shí)間小時(shí)：分小時(shí)：分023.59.90.1165

8、無(wú)線電高度表無(wú)線電高度表英尺英尺799.90.1170選定決斷高度（選定決斷高度（EFI）英尺英尺025001.0200偏流偏流度度1800.1201測(cè)距機(jī)距離測(cè)距機(jī)距離海里海里-1399.990.01230真空速真空速海里海里/小時(shí)小時(shí)1005991.0231全溫全溫-060+0991.0232升降速率升降速率英尺英尺/分分20.00010.0BCD字格式源目的地識(shí)別碼（SDI）數(shù)據(jù)字的第9、第10兩位用于源目的地識(shí)別碼。當(dāng)需要將一些專用字輸送到一個(gè)多系統(tǒng)的特定系統(tǒng)時(shí)，就可以用SDI來(lái)判明字的目的地。數(shù)據(jù)接收器將判明字內(nèi)所包含的裝置的編碼（1，2或3），編碼00為全部呼叫碼（ALL CALL

9、），它表示將該字送到所有的裝置。第第10位位第第9位位裝置號(hào)裝置號(hào)00全部呼叫全部呼叫011102113BCD字格式數(shù)據(jù)區(qū) 數(shù)據(jù)區(qū)由BCD字格式第11位到第29位（離散功能）組成。8421BCD碼簡(jiǎn)介碼簡(jiǎn)介2928272625242322212019181716151413121100000100010001101014218421842184218421第第1字符字符第第2字符字符第第3字符字符第第4字符字符第第5字符字符 BCD字格式符號(hào)狀態(tài)碼（SSM） BCD字的特性，如方向、符號(hào)、數(shù)值等均由SSM來(lái)識(shí)別。SSM也可表明數(shù)據(jù)發(fā)生器硬件的狀態(tài)，是無(wú)效數(shù)據(jù)還是試驗(yàn)數(shù)據(jù)等。 BCD碼的第30位

10、和第31位是SSM的狀態(tài)碼。位數(shù)位數(shù)BCD數(shù)據(jù)字特性數(shù)據(jù)字特性30 3100正、北、東、右、正、北、東、右、向臺(tái)、上向臺(tái)、上01無(wú)計(jì)算數(shù)據(jù)無(wú)計(jì)算數(shù)據(jù)10功能試驗(yàn)功能試驗(yàn)11負(fù)、南、西、左、負(fù)、南、西、左、背臺(tái)、下背臺(tái)、下 BCD字格式符號(hào)狀態(tài)碼（SSM） 如果源系統(tǒng)不能向一個(gè)功能正常的系統(tǒng)提供可靠信息，則認(rèn)為發(fā)送的是無(wú)效數(shù)據(jù)。無(wú)效數(shù)據(jù)有兩種，一種是無(wú)計(jì)算數(shù)據(jù)（NCD），另一種是失效警告。 因其他系統(tǒng)故障而使源系統(tǒng)不能計(jì)算可靠數(shù)據(jù)的，稱為無(wú)計(jì)算數(shù)據(jù)。這時(shí)，SSM為01，源系統(tǒng)通知輸出無(wú)效。在這種情況下，系統(tǒng)的指示器上是否出現(xiàn)故障旗，則視需要而定。 當(dāng)系統(tǒng)的監(jiān)視器檢測(cè)到一個(gè)或幾個(gè)故障時(shí)，稱為“故障

11、警告”。這時(shí)，源系統(tǒng)便中止向數(shù)據(jù)總線提供有效數(shù)據(jù)，并通知其輸出無(wú)效。 當(dāng)SSM為10時(shí)，則表示源系統(tǒng)在進(jìn)行功能試驗(yàn)，數(shù)據(jù)或者由功能試驗(yàn)產(chǎn)生，或者由指令給出。BCD字格式奇偶校驗(yàn)位 ARINC429數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)奇偶校驗(yàn)位邏輯值提供的是奇數(shù)奇偶校驗(yàn)。 數(shù)據(jù)發(fā)送器根據(jù)當(dāng)前131位的邏輯“1”來(lái)決定第32位的邏輯值；使整個(gè)32位的邏輯“1”的個(gè)數(shù)始終是奇數(shù)。 經(jīng)過(guò)傳輸后，接收系統(tǒng)再求一次每個(gè)字的邏輯“1”的個(gè)數(shù)，如果仍是奇數(shù)，則可認(rèn)為傳輸有效，否則便認(rèn)為無(wú)效。BNR字格式BNR字格式提供了一個(gè)比較寬的數(shù)值和角度表示范圍。利用BNR字格式進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有：重量，選定航道，航向，高度和燃油量等。ARI

12、NC 429 BNR基本格式PAR.SSMDATASDILABEL 3231302928272625242322212019181716151413121110987654321BNR字的數(shù)據(jù)區(qū) BNR字的數(shù)據(jù)區(qū)由第11到第28位組成。最低有效位（LSB）和最高有效位（MSB）分別為第11位和第28位。 如果傳輸?shù)男畔⑸儆谡麄€(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，則用二進(jìn)制零或有效數(shù)據(jù)填入填充位。BNR字的數(shù)據(jù)區(qū) 如果數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)，則由符號(hào)狀態(tài)碼表示其負(fù)號(hào)(第29位為1)，而負(fù)數(shù)作為正數(shù)的補(bǔ)碼進(jìn)行編碼。 數(shù)據(jù)組中的二進(jìn)制碼不是真值，要換成原碼，即補(bǔ)碼逐位求反碼再在末位加1得原碼。 對(duì)于航向、航道、航跡一類的角度參數(shù)，在018

13、0范圍內(nèi)按正數(shù)編碼，在180360范圍內(nèi)，則將其換算成相應(yīng)的負(fù)角度數(shù)后再進(jìn)行編碼。BNR字的數(shù)據(jù)區(qū) 例：參數(shù)：總氣溫（Total Air Temp），八進(jìn)制標(biāo)號(hào)=211 ARINC429規(guī)定總氣溫的最大值為5120C，第29位=12827 26252423222120191817161514131211位111 1 0011 0 0 1p PP pP P P數(shù)據(jù)000 0 1100 1 1 0p PP pP P P反碼000 0 1100 1 1 1p PP pP P P末位加1 按最后得到的二進(jìn)制碼計(jì)算溫度值 總氣溫=-5120C(1/32+1/64+1/512+1/1024+1/2048)

14、=-25.750CBNR字的符號(hào)狀態(tài)碼（SSM） BNR字格式的符號(hào)狀態(tài)碼由兩部分組成。第一部分是第29位，它表明字的性質(zhì)，如方向、正負(fù)等。另外，在不需要符號(hào)時(shí)，第29位也是0。 符號(hào)狀態(tài)碼的第二部分是第30位和第31位，它表明數(shù)據(jù)發(fā)送器硬件的狀態(tài)，當(dāng)編碼為11時(shí)，表示該硬件工作正常。位數(shù)BNR數(shù)據(jù)特性3130位數(shù)BNR數(shù)據(jù)特性00故障警告2901無(wú)計(jì)算數(shù)據(jù)（NCD）0正、北、東、右、向臺(tái)、上10功能測(cè)試1負(fù)、南、西、左、背臺(tái)、下11正常工作BNR字的符號(hào)狀態(tài)碼（SSM） 當(dāng)?shù)?0位為0，第31位為1時(shí)，表示源系統(tǒng)在進(jìn)行功能校驗(yàn)，這時(shí)所發(fā)送的數(shù)據(jù)也是由功能校驗(yàn)提供的。 如果在功能校驗(yàn)期間探測(cè)到系統(tǒng)有故障，那么SSM編碼就變?yōu)?0（故障警告）。 如果計(jì)算數(shù)據(jù)不可靠不是由系統(tǒng)故障造成的，則SSM編碼變?yōu)?1，表示無(wú)計(jì)算數(shù)據(jù)（NCD）。 當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)視器探測(cè)到一個(gè)或幾個(gè)故障時(shí)，SS編碼也為00（故障警告），從而表明輸出的BNR字無(wú)效。 這時(shí)，系統(tǒng)指示器上出現(xiàn)故障旗。三.ARINC429總線通信控制 文件、數(shù)據(jù)傳輸采用命令、響應(yīng)協(xié)議進(jìn)行，其傳輸數(shù)據(jù)為二進(jìn)制數(shù)據(jù)字和ISO5號(hào)字母表字符兩種。文件的結(jié)構(gòu)形式是一個(gè)文件由1個(gè)127個(gè)記錄組成，一個(gè)記錄又由1個(gè)126個(gè)數(shù)據(jù)字組成。 1、文件、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 當(dāng)發(fā)送器有數(shù)據(jù)要數(shù)據(jù)