基于航空總線(xiàn)提高數據可靠性的設計與實(shí)現

摘要：現代芯片設計中，隨著(zhù)電子元器件的集成度不斷地提高，新一代的航空電子綜合系統對數據通信的可靠性要求也不斷地提高，如實(shí)時(shí)雷達圖像信號注入到數字地圖系統、消息等待延遲等保證實(shí)時(shí)信息能及時(shí)交換、強的容錯和重構能力要求系統消除可能存在危及整個(gè)系統生存的單點(diǎn)故障等，保證系統正常運轉。本文介紹了幾種常用的航空總線(xiàn)，并重點(diǎn)介紹了ARINC659總線(xiàn)在數據傳輸中關(guān)于提高數據可靠性的設計。
關(guān)鍵詞：芯片設計；數據通信；航空總線(xiàn)；數據可靠性；ARINC659

在航電系統中，數據總線(xiàn)是服務(wù)于航電系統的一個(gè)很重要的組成部分，它是航電系統個(gè)子系統的數據交換紐帶，將所有的子系統鏈接在一起，從而實(shí)現航電系統內部各子系統的信息共享和綜合化控制。隨著(zhù)航電系統的發(fā)展，在總線(xiàn)領(lǐng)域先后提過(guò)了一系列的規范和標準，對于數據總線(xiàn)傳輸可靠性的要求也在不斷地提高。下面就幾種常用的航空總線(xiàn)數傳輸方式分析介紹。

1 各種總線(xiàn)簡(jiǎn)介
1．1 ARINC 429總線(xiàn)
該總線(xiàn)是利用MARK33的數字式信息傳輸系統，它將飛機的各系統間或系統與設備間通過(guò)雙絞線(xiàn)互連起來(lái)，是各系統間或系統與設備間數字信息傳輸的主要途徑，是飛機的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )。ARINC規范是在A(yíng)RINCA29的基礎上起草的，但又獨立于A(yíng)RINC419。過(guò)去許多航空設備采用的航空總線(xiàn)種類(lèi)各異，很難互相兼容?，F在飛機電子系統要求各機載航空設備使用同一的航空總線(xiàn)，方便系統集成。ARINCA29就是在這種需要下形成規范的。ARINC429具有接口方便、數據傳輸可靠地特點(diǎn)，目前已經(jīng)是商務(wù)運輸航空領(lǐng)域應用最廣泛的航空電子總線(xiàn)。
ARINCA29總線(xiàn)采用雙角屏蔽線(xiàn)傳輸信息，通過(guò)一對雙絞線(xiàn)反向傳輸，具有很強的抗干擾能力，而調制方式則采用雙絞線(xiàn)歸零制的三態(tài)編碼方式、即信息由“高”、“零”和“低”狀態(tài)組成的三電平狀態(tài)調制。ARINCA29總線(xiàn)每一個(gè)字為32位，它的字同步是以傳輸周期至少4位的時(shí)間間隔也就是4位碼字為基準的。
1．2 1553B總線(xiàn)
該總線(xiàn)是一個(gè)時(shí)分制指令／響應多路傳輸數據的總線(xiàn)，是一個(gè)關(guān)于數據總線(xiàn)電器特性和協(xié)議規范的軍事標準，這個(gè)標準規定了飛機內部數字式的命令／響應時(shí)分制墮落數據總線(xiàn)的技術(shù)要求，也對規定了多路數據總線(xiàn)的操作方式和總線(xiàn)上的信息流的格式以及電氣要求。其作用是提供一個(gè)在不同系統之間的傳輸數據和信息的媒介。1553B總線(xiàn)具有很高的可靠性和靈活性，加之技術(shù)比較成熟，所以應用比較廣泛。
1553B數據總線(xiàn)以一種異步的、命令／響應方式執行，其傳輸將以半雙工方式進(jìn)行。數字數據的格式與本標準的消息和字格式相匹配。所有不使用的位，在傳輸時(shí)都應視為邏輯0。對于一個(gè)字的傳輸，MSB應當第一個(gè)傳輸對于多個(gè)字組合成德高精度數據傳輸時(shí)，最重要字的MSB應當第一個(gè)傳輸。數據在總線(xiàn)上是以序列脈沖碼調制形式傳輸的，數據編碼是雙向的ManchesterⅡ碼。
1．3 ARINC6519總線(xiàn)
該總線(xiàn)是一個(gè)多節點(diǎn)多路串行通信總線(xiàn)，具有高數據完整性和很強的總線(xiàn)容錯能力，它是未來(lái)我國新型飛機將采用的主要機載總線(xiàn)之一。ARINC 659總線(xiàn)是由雙總線(xiàn)對組成的雙一雙配置，總線(xiàn)對A和B分別具有“x”和“y”兩條總線(xiàn)。每一條總線(xiàn)(Ax、Ay、Bx和By)有各自的1條時(shí)鐘線(xiàn)和2條數據線(xiàn)，每個(gè)時(shí)鐘傳送2個(gè)數據位，完整的總線(xiàn)組由12條線(xiàn)組成。

2 ARINC659總線(xiàn)中數據可靠性的設計
數據傳輸采用表驅動(dòng)均衡訪(fǎng)問(wèn)(TDPA)的通信機制，支持4條串行總線(xiàn)同時(shí)半雙工傳輸和交叉檢驗的通信。數據為二進(jìn)制32位形式，采用小次序，數據發(fā)送先發(fā)送最低位的數據。
ARINC659總線(xiàn)在提高數據的可靠性設計中采用了雙重保障機制：
1)采用了主后備的傳輸機制，保證的數據的有效傳輸，采用主后備的消息機制用于多個(gè)備用源和單個(gè)目或多個(gè)目的情況，采用適當的裁決機制只允許主或后備源之一的發(fā)送器訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)，一個(gè)后備只有在主和其他優(yōu)先級比它高的后備發(fā)送器在預先確定的實(shí)踐周期保持沉默時(shí)才在總線(xiàn)上發(fā)送。
2)在發(fā)送數據時(shí)對4條總線(xiàn)的數據進(jìn)行編碼，如圖1所示，提高數據傳輸的準確性。

同時(shí)在接收數據時(shí)要對4條總線(xiàn)接收的數據進(jìn)行解碼并進(jìn)行這樣的比較驗證數據的可用性與完整性：Ax=Ay，Bx=By，Ax=By，Bx=Ay，如表1所示，采用這樣的差錯檢測機制，使接收數據的可靠性能夠得到一定的保障。