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1、 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 授课授课提纲提纲 ARINC-429总线接口设计总线接口设计 4 ARINC-429总线概述总线概述 1 ARINC-429总线标准及协议总线标准及协议 2 ARINC-429总线协议芯片总线协议芯片 3 ARINC-429总线总线典型应用典型应用 5 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 概述概述 1.概述概述 A R IN C 429 规范由美国航 空电子工程 委员会 (Airline Electronic Engineering Commission ， A E E C )
2、 制 定 ， 美 国 航 空 无 线 电 公 司 (Aeronautical Radio Inc.，ARINC)出版的一种民用飞机机载总线规范。 ARINC429规范全称为“数字信息传输系统”（Digital Information Transfer System ,DITS），于1977年首次出版，是当前实用最为广泛的 ARINC 标准。 ARINC429是规范，而不是总线。 该标准数据资源丰富，而且数据精度高，在当代航空及其他设备中得到 广泛应用。 ARINC429规范规范 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 概述概述 1.概述概述 ARINC429
3、总线是一种串行标准，为面向接口型的单向广播式传输总线。 该总线上只允许有一个发送器，但可以有多个接收器（最多为20个）。 在一条总线上定义有一个发送器和一个或多个接收器，以差动输出的对称( 平衡)方式工作。 采用双绞屏蔽线异步传输数据。 总线用标志码字来区分设备和信号名称。 ARINC429标准使设备互换性的物理和电气特性达到最大程度的标准化， 提高了地面和机载设备的兼容性。 ARINC429规范规范 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 概述概述 2.数据数据 ARINC-429通信采用带有奇偶校验的32位信息字，采用双极性归零码的三 态调制编码方式，调
4、制信号由“高”、“零”、“低”三种电平状态。 接收器输入端（考虑到干扰情况下） 高电平为+6.5V+13V 零电平为- 2.5V + 2.5V 低电平为-6.5V-13V 一般情况下，数据传输中，发送端以足够高的速率传输数据，按开环方式 控制传输，不需要接收器通知发送器已接收到信息。 采用双绞电缆线进行数据的传输, 要求电缆线的两端和所有断开点都应该屏 蔽接地，以提高传输过程中的抗干扰能力。 ARINC429规范规范 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 概述概述 3.应用应用 以ARINC-429总线构成的数传系统可以说是一个单信息源、多接收器的数 据传
5、输系统。 为了实现设备之间的双向通讯，必须建立一个双向的数据传输链路。 对于一个ARINC-429数据传输系统来说，如果要增加一个设备，或者由于 改进而增加设备，那么对于每一个与它有信息铰链的设备来说，它们之间 都应增加适当的数据链路，这样，随着设备的增加，所需要的ARINC-429 链路的数量也就越来越大，这样就无形中增加了飞机的体积和重量，同时 也降低了整个系统的可靠性和稳定性。 ARINC429规范规范 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 概述概述 3.应用应用 ARINC-429数据传输系统增加设备连接的示意图如图： ARINC429规范规范 设
6、备设备1 1设备设备2 2 设备设备3 3设备设备4 4 增加的设备增加的设备 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 概述概述 3.应用应用 ARINC429总线结构简单、性能稳定、传输可靠，抗干扰能力强，广泛被 先进民航飞机。 波音B737/B757/B767/B777、空中客车A300-600等所采用。 俄制军用飞机也选用了类似的技术。 这种总线在民用飞机上大多采用低速(12.5kbit)接收和发送，军用飞机则普 遍采用高速(100kbit)接收和发送。 ARINC429规范规范 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSIT
7、Y 授课授课提纲提纲 ARINC-429总线接口设计总线接口设计 4 ARINC-429总线概述总线概述 1 ARINC-429总线标准及协议总线标准及协议 2 ARINC-429总线协议芯片总线协议芯片 3 ARINC-429总线总线典型应用典型应用 5 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总线标准及协议 1.总线规范及编码标准总线规范及编码标准 ARINC429速率为12. 5 kbps 或100 kbps，通常以脉冲形式发送, 并采用双 极归零方式调制。 规范及编码规范及编码 高电平 低电平 零电平 1 0 2 1 1 4 1 3位号
8、 双极性归零码 数据 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总线标准及协议 1.总线规范及编码标准总线规范及编码标准 对于每一个字的同步，可通过检测每个字第一位的跃变来实现。 在连续传输的字与字之间至少有4个位的时间间隔。 ARINC429 数据信号是一对差分信号格式, 由专用驱动芯片驱动到总线，数 据发送时经过差分驱动。 驱动前级为两个标准的TTL电平, 驱动后级则为一对正负5 V 电平前级，而 差分运算结果是参考电压的2倍。 规范及编码规范及编码 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总
9、线标准及协议 2. 基本信息单元基本信息单元 ARINC429是简单点对点串行传输协议，基本数据单元是32位数据字。 数据字主要包括五部分: 奇偶校验位(P) 、符号/状态位(SSM)、数据位( DATA) 、源/ 目的标识 ( SDI) 和标号( LABEL) 。 两个数据字之间至少有4位的间隔, 用来实现字同步。 数据以32-Bit（25-Bit）字(Word)格式传送。每个字包含1- Bit校验位, 8 - Bit标号。 标号(Label)定义了飞行数据的功能, 即保持被传输数据的所属类型, 例如经 度数据、纬度数据等。 其余的数据位或以数字(二进制或BCD编码), 或以字母编码, 根据
10、Label而区 分成不同的域。 信息单元信息单元 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总线标准及协议 2. 基本信息单元基本信息单元 信息单元信息单元 数据位 1-8 9-10 11 12-27 28 29,30,31 32 功能 Label SDI or Data LSB Data MSB SSM Parity Status 备注 标号域 数据源或数 据的一部分 数据最低 有效位 数据 数据最高 有效位 符号/状态 矩阵 奇偶 校验位 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总线标准及协议
11、 2. 基本信息单元基本信息单元 LABEL是信息标识符，其用途一是识别数据字内包含的信息，二是识别做 离散、维护和数据用的字。标号用八进制表示（0-377）。 第9和第10用作数据的源、目标标识(SDI)功能。它用于当需要将特定字发 送给多系统设备的某一特定接收系统时，或者多系统设备的源系统需要根 据字的内容被接受器识别时，可用源、目标标识符功能。在两种情况下位 号第9和第10不表示源、目标标识功能。一种是字母和数字（ISO5号字母 表）数据字；另一种是根据分辨率的需要，把位号第9和第10用作有效数 据的数据字。 SSM是符号/状态矩阵，表示数字数据字的符号或者数据的状态，对于不同 字的SS
12、M有不同的定义。 信息单元信息单元 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总线标准及协议 2. 基本信息单元基本信息单元 信息单元信息单元 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总线标准及协议 3. 有关说明有关说明 标号位发送数据顺序与正常顺序相反, 先发送高字位再发送低字位。 数据传输顺序是先发第1位，然后依次发送至32位。 先传标号，后传数据。传输标号时，应先传高有效位，后传低有效位。传 数据时，应先传低有效位，后传高有效位。即字的最低有效位就是标号的 最高有效位。 对于每一个字的同步
13、，可通过检测每一个字第一位的跃变来实现，在连续 传输的字与字之间，至少有4个位的时间间隔，紧跟其后要发送的第一位即 为新字的起点。 数据位(DATA)第1129位，可以单独使用，即用第1129位来表示物理量 的大小。如果物理量为无符号数，直接用第1129位来表示；如果物理量 为有符号数，第29位表示符号，第1128位表示数据大小 信息单元信息单元 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总线标准及协议 1. 信号电平信号电平 ARINC429信号采用双极性归零制的三态码调制方式，即调制信号由 “HI”、“NULL”、“LO”状态组成的三电平状态
14、调制。 电气标准电气标准 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总线标准及协议 1. 信号电平信号电平 ARINC429单个发送器通过一对双绞屏蔽线可连接多达20个数据接收器, 而 且每个接收器采用隔离措施，防止本接收器发生故障时，影响连在传输总 线上的其它接收器正常接收数据。 系统之间的交联采用双绞屏蔽线，双绞线电缆屏蔽层的两端，以及沿着该 电缆上的任何断开处都应该接地，同时屏蔽层到地之间的连接线应尽可能 的短。 ARINC429正常传输电压为+5-5V, 有A、B 端之分, ARINC429信号的电平 标准如下表所示（表中所列为线A到线B
15、的电位差），由于考虑到额定电压 将受到噪音和脉冲畸变的干扰，接收器应能识别比发送端所发送信号范围 更宽的电平。 电气标准电气标准 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总线标准及协议 2. 信号电平信号电平 电气标准电气标准 状态 发送端 接收端 HI +101.0V +6.5V+13V NULL 00.5V +2.5V-2.5V LO -101.0V -6.5V-13V NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总线标准及协议 2. 信号电平信号电平 空载时，发送器输出端的差分输出电压见下表： 电气标准电气标准 名称 高电平/v 零电平/v 低电平/v 线A到线B 101.0 00.5 101.0 线A到地 50.5 00.25 50.5 线B到地 50.5 00.25 50.5 NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY 总线标准及协议总线标准及协议 2. 信号电平信号电平 接收器接收到的差分电压取决于导线长度、负载大小、等因素。线A或线B 到地之间的电压值未作规定。接收器两端之间要求能承受稳态30V交流电 压（有效值），或者在接收器A端或B端到地之间能够承受30V的直流电压 而不会损坏。接收器端（A和B之间）的标称电压如表： 电
