数字航空信息系统中1兆比/秒电缆传输总线的设计和实验研究

本文讨论了用于数字航空信息系统机载数据总线中,作为信息传输介质的双绞电缆传输总线的硬件设计和实验方法。着重讨论了总线收发接口,总线电缆,脉冲变压器(耦合、隔离)等硬件的设计和实验。本系统设计主要依据MIL-STD-1553B标准,对其中有变动的部分,在文中加了说明。     

FC-AE-1553总线在箭载测量系统中应用研究

现代航天飞行器电子系统的设计已经向着高度综合化和以信息交换为中心的方向发展,同时随着我国航天数据通信系统对光纤总线技术越来越重视,以FC-AE为代表的光纤总线技术已经渗透应用到航天运载火箭、卫星、空间站和导弹武器系统等许多方面。数据通信总线已向着具有更高的信息传输速率、传输容量及适应性以及定向数据分配协议的新型高速数据总线发展,介绍了FC-AE-1553总线的基本特性,并以航天器测量系统为背景,构建总线简单环形拓扑结构,为系统典型设备设计FC-AE-1553总线接口模块,设计航天器系统工作模式和FC-AE-1553总线通信协议,并通过联试模拟航天器系统工作,仿真FC-AE-1553总线主要性能,验证FC-AE-1553总线作为航天器系统骨干总线的适用性。     

星载FC-SE光总线体系结构及吞吐量研究

介绍了航空光纤总线FC-AE总线等总线特点及应用现状,分析了星载CAN总线、MIL-STD-1553B总线等数据总线特点及发展需求。基于FC-AE总线,研究了一种兼容MIL-STD-1553B总线的星载FC-SE光总线技术方案、体系结构、协议特点及服务类别,分析了星载FC-SE光总线方案的吞吐量性能。星载FC-SE光总线既可以充分发挥光总线的宽带宽优势,又可以充分兼容现有MIL-STD-1553B低速总线,有效满足卫星载荷多业务、多速率总线技术发展需求。     

机载LTPB与FDDI网络分析与比较

对ＬＴＰＢ和ＦＤＤＩ两种光纤数据总线的拓扑结构、传输协议和消息延时等特性进行了比较分析。ＬＴＰＢ总线是为航空电子系统设计的网络协议，它具有功耗低，容错能力和实时性强的特点，将成为未来飞行器上总线系统的主流。ＦＤＤＩ可支持很大的网络规模，技术成熟成本低，因此适合于大型民用机载应用环境     

自适应1553B总线通信功能系统级测试方法设计

一些通信卫星通过自适应1553B总线通讯，因此总线控制端在上电前对终端设备的内部遥测参数容量、存储位置是未知的，而是在系统上电后及运行期间动态地维护当前所有终端设备的状态信息，并由总线控制端通过对终端设备的轮询确定终端设备的总线接入状态，并动态获取终端设备的自描述信息，从而解决综合电子总线自适应性能单一、普适性差、数据动态交互机制弱的缺陷。针对某通信卫星自适应1553B总线通信功能，提出一种精准快捷的通信卫星1553B总线测试系统，通过1553B总线终端监视与处理设备，分别对1553B总线的自描述信息动态轮询获取功能和A/B总线自适应轮询功能进行测试，实现对自适应1553B总线实时监视与分析功能。实验表明，该测试系统有效验证了卫星1553B总线自适应通信功能，为总线通信的有效性和实时性提供保障。     

新一代运载火箭控制系统总线

介绍了目前各种高速数据总线。主要包括火线、航天光纤数据总线、SpaceWire,光纤通道、FDDI,ATM,以太网等。对比了这些总线的特点和性能,并根据火箭控制系统的性能要求,对这些总线进行筛选。最终确定光纤通道作为新一代火箭控制系统总线的首选。     

10MC高码速率的机(弹)载数据总线

由数据总线联系的计算机局部网络已成为实现分布式计算机之间数字数据通讯的重要方式。由此构成的系统已用于飞机内部的信息综合和飞行器试验遥测。但是,在70年代末期制定的1553B多路传输数据总线标准不能适应更大容量、更强实时性的系统要求。因北,国外已竞相着手高传输速度数据总线的研制。本文旨在讨论采用16bit通用微处理机构成高速数据总线系统,以形成多级管理体制,实现多个微机之间10Mb/s的高速通讯。文中论述了解决微机之间高速通讯的设计方案及美键性问题的处理措施。     

一种星载1553B总线远程终端设计

为了满足卫星有效载荷与卫星平台之间可靠的数据通信,实现卫星载荷单机的小型化,优化卫星载荷的性能,提高子系统的集成性,文章提出了利用FPGA,取代CPU、单片机和DSP,来控制1553B总线通信协议芯片JKR65170S6,以实现1553B总线远程终端的功能。采用芯片中16位缓冲零等待模式,设计了两种控制芯片的软件模式流程：中断模式和查询模式,给出了两种控制模式的状态转移图。完成了载荷单机和数管系统的数据通信,并对实现的1553B总线接口功能进行了测试验证。测试结果表明,1553B总线远程终端功能正常,性能良好,接口控制信号时序符合手册时序要求。用FPGA取代CPU、单片机和DSP等的控制,将载荷功能和接口通信集中在FPGA中实现,减小了卫星有效载荷的体积及功耗,增加了系统的可靠性。     

新的数据接口技术

MIL—STD—1553B定义的数据总线系统已在空间仪表系统中广泛用作总线上各单元间的数字传输。虽然,这种总线对远置单元电子电路或变压器中可能产生的短路故障有抗柢能力,但它仍会受电缆终端故障所影响。在主总线电缆上出现的开路或短路会使整个总线系统损坏。本文介绍一种新的数据总线接口技术,它不受电缆终端故障的影响。这种新的接口电路的主要特点是主单元与远置单元间的通信不受电缆终端故障的影响。在多级导弹等的应用中,级间分离后,无需考虑电缆特性阻抗的重新端接。这种新技术的关键是有一个较标准接口变压器稍为复杂的方向耦合变压器。本文介绍了方向耦合变压器的设计方程式和新的数据总线系统的实验结果。     

一种很有特色的遥测预处理系统——ADS—100

本文先对美国的 ADS—100系统作一般性介绍,然后对其设计思想作出分析和评述。该遥测处理系统采用三组总线、分布式处理,既可和主计算机相连以加强功能,又可独立工作构成一个小型监测系统。设计上一方面尽量保留微处理机的人/机对话和控制功能,减少软件工作量;另一方面又开发了高速数据总线,在该总线上完成数据预处理并使系统便于扩充。文中指出本系统有4方面的特点。     

1553B总线终端消息覆盖的原因及解决方案

1553B总线是一种串行数据总线,在航天器上得到了广泛应用,它的可靠性直接关系到整星（船）的可靠性和功能实现。同一终端相邻总线消息覆盖问题是影响星载1553B总线可靠性的典型问题。文章对该问题进行了分析,并通过80C31/80C32单片机作为宿主机的远程终端（RT）开展试验,解决了获得同一终端消息覆盖时间间隔临界值定量...     

基于时间同步的1553B总线通信协议设计

MIL-STD-1553B总线控制器(BC)端应用程序操作总线控制芯片,在传统卫星中,每次通信发起后处理器都需等待,直到本次通信结束,以解决通信冲突问题,严重制约了对1553B总线的带宽利用。文章在对传统星载数据总线系统分析基础上,开发了一种基于时间同步的1553B总线通信协议,后台进程根据时间同步信号,统一对总线应用进行规划和操作,在此基础上,进一步设计了BC到RT端和RT到BC端两个通信握手协议。最后,通过试验进行了验证,经过数据分析表明:这种协议设计解决了通信冲突,大幅度提高总线带宽利用率;同时由于通信握手协议与具体的通信数据内容无关,便于构件化实现,从而提升了卫星数管软件的通用化和可靠性。     

基于PXI的1553B总线通讯模块设计

作为一种新型的高性能、热插拔和模块化测量仪器标准总线,PX I总线已经日益广泛应用于信息产业、工业实时控制以及国防工业中。本文介绍了一种采用PLX Technology公司的PCI总线协议接口芯片PCI9030和DDC公司的1553B协议芯片BU-61580实现基于PX I的1553B总线通讯模块的硬件设计方案,并对关键电路的设计要点、PCB板设计和软件编程进行了较详细的叙述。通过该模块设计为航天领域测控系统开发其他PX I模块和搭建PX I测控平台提供技术借鉴。     

实现数据驱动原理的高速并行数据总线─TPS总线

ＴＰＳ总线是高速遥测并行数据总线，提供高速并行数据通路。基本型遥洲处理系统中的各个模块的数据交换都是通过ＴＰＳ总线实现的．ＴＰＳ总线控制器──系统服务器完成ＴＰＳ防总线的控制和管理，对ＴＰＳ总线的仲裁采用循环优先级并行仲裁方案．本文介绍了ＴＰＳ总线的功能、特点，以及ＴＰＳ总线的仲裁方案选择，系统服务器的工作原理，并给出原理框图．     

1553B总线控制系统时间同步设计

高准确度的时间同步是实时性现场总线控制系统正确运行的基础.本文介绍了几种现场总线系统软硬件时间同步机制,针对1553B总线控制系统,通过深入分析总线协议芯片的工作时序,利用芯片内部的时标寄存器,采用软件补偿的方法,设计了一种准确度与软件和网络延迟无关的高准确度、低通讯开销的软件时间同步机制.试验表明,这种同步机制准确度可达到μs数量级.     

高可靠性光缆数据总线

本文介绍MIL-STD-1553B/1773光缆数据总线的设计思想和方法,该系统为了提高可靠性,采用了大芯径大孔径光纤,高发光强度的LED及低噪声的光接收机组态。一种新颖的PFK调制方式不但解决了与大规模集成芯片CDM1553B的接口问题,而且也带来了一系列的优点。     

基于FPGA控制实现的1553 B总线通讯设计

为了满足有效载荷系统与卫星平台的复杂任务和可靠的数据通信,提 出了一种基于FPGA控制协议芯片BU-61580实现1553B总线远程终端通讯的 设计方法.取代CPU而采用VHDL硬件描述语言将整个系统的数据管理与控 制通讯集中在1片FPGA芯片内实现,有利于系统的软件重用和增加系统可 靠性.     

基于AFDX的关键技术介绍及通信网络的设计

随着飞机复杂航空系统的增多,需要增加航空数据总线的带宽、提高通信的服务质量,为此出现了一种采用航空电子全双工通信制以太网交换(AFDX)的通信网络。介绍航电总线的发展史,并进一步分析AFDX网络的组成、特点及网络技术,在此基础上,设计一种适用于我国空中指挥所的稳定、经济、安全的采用AFDX技术航电仿真平台的通信网络。     

硬X射线调制望远镜卫星1553B总线芯片RAM故障容错设计

针对硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星总线控制器(BC)端和远程终端(RT)1553B总线芯片的使用特点,提出了一种针对性的容错设计。通过上注指令,触发计算机检测总线芯片随机存取存储器(RAM)区故障范围,并根据故障情况,使用RAM备份区域替换故障区域,从而使故障芯片恢复正常。在HXMT卫星及后续遥感卫星中,对此方法进行了软件实现和验证,结果表明:该方法可灵活便捷地处理多种总线芯片RAM区故障,避免了采用传统在轨维护方法给整星安全带来的风险。     

1553B总线应用层协议可靠性机制设计方法

1553B总线协议标准只规定了链路层可靠性机制,缺少应用层面的可靠性指导,而航天器上应用的可靠性设计不严谨易导致总线通讯故障。根据目前多种航天型号的实践基础,提出一套针对总线应用层协议的总线通讯可靠性设计方法。应用层可靠性设计方法制定了总线通讯分类隔离、分时通讯控制、中断响应机制、矢量请求握手机制、通讯实时性策略、数据检错纠错反馈机制等可靠性规范,力图对航天器1553B总线通讯的应用层进行全面的可靠性设计,弥补总线链路层可靠性机制的不足,为航天器总线应用时的可靠性设计提供参考,满足1553B总线通讯实时性、隔离性、信息反馈等可靠性要求。