款事热来与变用
航空专用数据总线技术研究
马萌
(中国航空计算技术研究所陕西西安710068)
应用研究
摘要:本文从航电系统结构的演变出发，通过对1553B、ARINC429、STANAG3910等传统总线和FC、AFDX、TTE等新一代总战的研究分析，归纳出了航空专用数据总线技术的发展脉络，明确了国内该额或的发展方向。
关键词：航空专用数据总线航电系统光纤通道
中图分类号：TN919
文献标识码：A
文章编号:1007-9416(2013)10-0061-03
Abstract:In this paper, starting from the evolution of the avionics system structure, based on the traditional bus and 1553 b, ARINC429 and STANAG3910 FC, AFDX, TTE research analysis, a new generation of bus such as summed up the development of special aviation data bus technology, has been clear about the domestic development direction of the field.
Key Words:Special aviation data bus Avionics system Fibre channel
伴随着电子信息技术的迅置发展，航电系统(AvionicsSystems) 在航空器中的重要性日益凸显，已经成为衡量其先进程度的最重要的标准之一。航电系统的发展依赖于各方面技术的实破和实现，航空专用数据总线(Aerospace-specific DataBus)技术正是其关键技术之一。航空专用数据总线技术与航电系统结构的发展相辅相成，一项新的总线技术的发展催生了新一代航电系统结构的出现，一种航电系统结构的提出也会促使新一代总线技术的产生。而本文则从航电系统结构的演变人手，进而展开对传统总线和新一代总线
多项技术的分析研究。 1航电系统结构的演变
1.1分布式模拟结构(Distributed Analogue Architecture)
这类上世纪五六十年代出现的系统未采用数据总线，各主要单元通过配线相互连接，如图1(a)所示，这就使得飞行器需要非常庞杂的配线。而模拟系统的设备大都比较笨重，且较容易出现偏离和漂移现象，在高低温时就更为明显，所以随着数字技术的发展和应用，这种结构逐渐退出了历史舞台。
1.2分布式数宇结构(Distributed Digital Architecture)
上世纪七十年代，随着数字处理设备的逐渐成熟，速度快、精度高、无漂移和偏离问题的数字结构应运而生。在这个阶段，如图1(b) 所示，数据总线得到了应用，例如民用标准ARINC429(110kbit/s)、英军标准串行总线Tornado(64kbit/s)。数据总线的应用明显改善了各单元间的数据传输，推动了系统设备统一化，但在该阶段的设备仍只注重其功能，维修性、扩展性较差
1.3联合式数宇结构(Federated Digital Architecture)
各个功能单元相互独立，各单元之间通过军标数据总线连接，如围1(c)所示，这就是联合式数字结构的主要特点。这种结构的出现是与上世纪八十年代军标1553B数据总线得到广泛应用密不可分的。1553B数据总线在传输速率较之以前的数据总线提高了一个数量级的同时，也使得系统结构的可靠性得到明显提升，从而成为真正意义上的航空专用数据总线。但随着数据处理与通信的需求目趋提升，这种结构的设备兼容性不高，系统开放性偏低、数据带宽有限等整端也目渐显现，制约了航电系统整体性能的提升。
1.4综合模块化结构(Integrated Modular Architecture)
上世纪九十年代以来，商业现货组件(Commercial一off一the-shelf,COTS)的理念催生了综合模块化航电(IMA)结构的产生，这是一种由商业成熟的标准化功能单元构成的系统结构，这些功能单元同时运行在一个共享的计算平台上，如图1(d)所示。这种开放式
作者简介：马剪(1986年一),女，工学项士，研究方向：计算机技术
标准化的结构大大提升了航电系统的可重用性、可移植性，一定程
度上满足了系统高性能，功能复杂性的要求。 2传统航空专用数据总线
2.1 MIL_STD_1553B/1773.总线
MIL_STD_1553B总线由美国自动化工程师协会于1978年发布，全称为飞行器内部时分命令/响应式多路数据总线，我国与之对应的标准是GJB289A一97。该总线采用元余的总线型拓扑结构，传输数据率可达1Mb/s其主要功能是为所有连接到总线上的航电系统提供综合化、集中式的系统控制和标准化接口，该总线技术首先运用于美国空军F-16战斗机，在过去的30多年中，被成功地应用于多种战机以及导弹控制、舰船控制等领域2)。
由于MIL_STD_1553B总线使用窄带宽的屏蔽双绞线，难以在电磁干扰环境下提供高性能和高可靠性的高速数据传输，1988年，美国国防部发布了MIL_STD_1773，利用光纤传输介质来取代屏蔽双绞线以及电缆，其他的高层协议与MIL_STD_1553B相同。目前， MIL_STD_1773已发展到了双速率、高速度的阶段，其中，波音(Boeing)公司研制了基于MIL_STD_1773标准的双速率的收发器(其有1Mb/s和20Mb/s两种遵率)，其中1Mb/s主要用于 MIL_STD_1553B.总线，而20Mb/s主要用于高速数据传输
1553B总线作为第一代军用数据总线技术，在上世纪七八十年代日渐成熟并得到广泛的应用。然而，随着对数据传输(视颠、音频、分布式数据)应用的需求目益增加，其有限的带宽(1Mb/s)已逐渐无法完全满足现代系统对数据传输的需要，且集中的总线控制器给系统带来潜在的单点故障这一致命威胁，被新架构的数据总线取代已是大势所趋。
2.2 ARINC429/ARINC629
ARINC429.总线协议由美国航空电子工程委员会于1977年发布，全称是数字式信息传输系统(DigitalInformationTransfer System，DITS)，我国与之对应的标准是HB6096-SZ一01协议标准规定了航电设备及有关系统间的数字信息传输要求，发送设备与接收设备采用屏蔽双绞线传输信息，传输方式为单向广播式，调制方式采用双极性归零制三态码，传输数据率可达100Kb/sARINC429 广泛应用在民航客机中，如B一737，A310等，俄制军用飞机也选用了类似的技术划
作为传统航空专用数据总线，ARINC429总线有明显的不足。未采用总线控制器，而采取了1个信息源使用1条429总线的单向广播式，这在航电设备激增的情形下是难以想象的。加之ARINC429
61