飞电10-429数字数据总线PPT优秀课件

1、1 飞机电子基础飞机电子基础 南航新员工培训 2 目录 第一章 半导体的基础知识 第二章 二极管与整流电路 第三章 三极管与放大器 第四章 集成运算放大器及其应用电路 第五章 数制及其转换 第六章 模拟信号与数字信号的转换 第七章 数字电路 第八章 计算机基础知识 第九章 计算机网络的基本概念 第十章 ARINC429数字数据总线 3 第十章第十章 ARINC429ARINC429数字数据总线数字数据总线 ARINC429：应用于现代民航客机的数字数据 传输规范，本节介绍429总线的数据字结构和 编码原理。 10.1 429数字数据总线数字数据总线 10.2 数据的传输 10.3 双极回零数据

2、传送 10.4 BCD字格式 10.5 BNR字格式 4 10.1 429数字数据总线数字数据总线 数字总线技术在航空电子设备中的广泛应用，以及减 少机内布线、减轻飞机重量的要求，促进了全机数字 总线系统的发展。 飞机上的ARINC429数据总线，用于在系统和设备之间 传送上千种不同类型的参数，如航向、真实空速、马 赫数等。 ARINC是美国马里兰洲，安纳波利斯市的航空无线电 公司（Aeronautial Radio Ino.）的简称。这家公司是由 美国的飞机制造厂家、航空公司、航运公司及某些外 国航空公司组成的。它的主要工作任务是制定各种规 范，向飞机制造厂家提出有关新型电子设备技术条件 的

3、评价意见，在最大标准化方向上引导新型设备的设 计。 ARINC公司制定的技术规范，即称ARINC规范。 5 ARINC规范 有很多ARINC规范，譬如： lARINC573用于飞行数据记录系统， lARINC561用于惯性导航系统， lARINC708用于机栽雷达， lARINC600用于电子接口等等。 lARINC429是一种特殊规范，用于数字数据传输。 ARINC429被命名为“Mark33数字信息传输系统” （Mark33 Digital Information Transfer System，记作 DITS）。 在日常的技术讨论中，ARINC429，Mark33，429和 DITS可以

4、交换使用。 6 10.2 数据的传输数据的传输 数字信息传输规范阐述了通过一对双绞屏蔽线（数字 数据总线）从一个端口向其他系统或设备以并行方式 传输数字数据信息的方法。 图中，传输系统连接的是X、Y、Z三个机件，数据信 息在一对屏蔽线上以单向方式传输，即由X的A端向Y 和Z的A端传送数据，而Y和Z只将需要的数据译出。 起这种传输作用的双绞屏蔽线称为通用数据传输总线。 另一种称为专用数据传输总线的只能把数据向一个接 收端传输，如从Z的C端传输到X的D端。 如果两个系统或设备之间需要双向传输，那就要使用 分开的数据传输总线。 7 图10-1 数据传输的特征 8 图中，传输系统连接的是X、Y、Z三个

5、机件， 数据信息在一对屏蔽线上以单向方式传输，即 由X的A端向Y和Z的A端传送数据，而Y和Z只 将需要的数据译出。 起这种传输作用的双绞屏蔽线称为通用数据传 输总线。另一种称为专用数据传输总线的只能 把数据向一个接收端传输，如从Z的C端传输到 X的D端。 如果两个系统或设备之间需要双向传输，那就 要使用分开的数据传输总线。 9 所传输的数据或者是采用二进制表示法（BNR） 编码，或者是采用二十进制（BCD二进制编 码的十进制）表示法编码，而且字母和数字数据 是根据ISO-5字母编码发送的。 这种由源系统提供的数据具有很高的速率，所以 能保证数据的更新值的微小变化。 传输是按“开环”（数据单方向

6、流动）方式进行 的。奇偶校验位（第32位）作为每个数字字的一 部分来发达以便数据接收端进行简单的勘误和数 据合理性检验，这样可防止显示错误的或可疑的 数字字。 10 数据传输是以电脉冲形式发送的，1个电脉冲就是1位。 1个数字字（有32位）被分为5段，即： l标志码（label），第18位； l源目的地识别码（SDI），第910位； l数据区（data），第1128位； l符号状态码（SSM），第2931位； l奇偶校验位（Parity），第32位。 1个数字字传输1个参数（如速度、温度等）。 两个数字字之间有4位间隔，这个间隔也作为字同步用。 11 10.3 双极回零数据传送双极回零数据传送

7、 在数据传输系统中，输入信号由编码器编成 BCD、BNR或AIM（确认字符）字格式。 编码器将这些数字数据送到多路转接器，使其 组合成串行发送序列，然后再将这些字送到发 送器或输出装置。 输出装置把多路转接器送来的32位数字数据字 以双极回零的形式发送出去。 12 图10-2 发送系统的内部连接 13 ARINC 429的发送速度有两种，在同一总线上 不得两种速度混用。 l高速的为100千位秒； l低速的为1214.5千位秒。 发送系统如图10-2所示。 数据源经单根双绞屏蔽线连接到数据使用系统， 屏蔽线的两端就近接地以减小干扰。 14 图10-3 双极回零调制法 所谓双极回零调制就是指发送出

8、去的脉冲串有三个电平，即 高电平（+10伏）、中电平（0状）、低电平（-10伏）。 高电平为逻辑1，低电平为逻辑0，中电平为发送自身时钟脉 冲，如图10-3所示。 字与字之间以一定间隔（占4位）分开，这个间隔还作为字 同步。 串行多路数字数据的传输特性主要有三个： l数据、时钟、字同步。 15 一、数据一、数据 数据是传输的实际信息，每一位前一半 l为高电平（+10伏）时，表示该位逻辑值为l； l为低电平（-10伏）时，表示该位逻辑值为0。 二、时钟二、时钟 时钟的功能是建立一个触发接收器工作的时间基准。定时是 由每一位开始的脉冲和每一位中间的脉冲的跃变每一位中间的脉冲的跃变来完成的。 每一位

9、的前半周期的电位表示数据，后半周期的电位回到0伏 （即中间值），以维持自身的同步。 三、字同步三、字同步 字同步就是按时建立一个固定点，以便识别传输过程的开始 和结束。字与字之间有字与字之间有4值间隔时间值间隔时间，这4位都为中间值，数 字字就是以这个间隔来同步的。跟在这一间隔时间后面的发 送的第1位，就表示另一个新的数字字的开始。 16 图10-4 接收系统方块图 17 图10-4是一个数据传输方块图。如图所示接收 器输入端接收到发送来的信息后，将标志码译 出，以为信号选择合适的移位寄存器，接收器 的输入端同时还监视着第32位奇偶校验位，以 证实传输的有效性。 连接到每一数字数据总线上的接收

10、器不可超成 20台，每台接收器都装有隔离装置，所以可能 发生的任何合理故障，都不会串到其他数据上 去。 18 10.4 BCD字格式字格式 从系统来的模拟信号被编码成BCD数据字发送， BCD再将一些数字字符和离散信号送到使用系 统。在现代飞机中，偏流角、测距机测得的距离、 真空速和全温等就是采用这种字格式发送的。 BCD字格式有32位，各位的含义如图10-5所示。 19 图10-5 BCD字格式 20 一、标志码（一、标志码（labellabel） ARINC 429数字信息传输规范给传输的每个参 数都规定了特定的标志码，1个字包含的信息 类别由1个5个字符的标志码来识别。前3个字 符是二进

11、制编码的八进制数（该字的前8位）， 通过名8位便能识别一个BCD中所包含的信息 内容，并能判明这个字是用作离散数据、维护 数据、还是AIM数据。标志码是唯一的，且其 位的顺序是先发送高位。图10-6所示的标志码 是201。 21 图10-6 BCD字格式标志码 22 由ARINC 429规定的八进制标志码最多为256个，而且 每个参数都是用二进位传输的。 图10-6中的标志码201用于识别按BCD字格式编码的 DME（测距机距离）的参数数据。 八进制标志码限制在8位（即1-8位）以内，所以标志 码不会大于377。 图10-7示出了ARINC 429数字信息传输系统传输的各项 信息的单位、范围、

12、有效位数和填充位。数目、分辨 率等。 例如，从图中可以看出，标志符201是DME距离测量单 位为海里，范围从-1+399.99，有5个有效数位，分辨 率为0.001等。 23 图10-7 BCD字格式数据数值表 24 二、源目的地识别码（二、源目的地识别码（SDISDI） 数字数据字的第9、第l0两位用于源目的地识别码。 当需要将些专用字输送到一个多系统的特定系统时，就 可以用SDI来判明字的目的地。 SDI也可以根据字的内容来判明一个多系统的源系统。 l源系统将飞机装置的编码置于图10-8所示的第9、第10 位中。 l数据接收器将判明字内所包含的装置的编码（1、2或 3），编码00为全部呼叫

13、码（ALL CALL），它表示将 该字送到所有的装置。 但有时SDI可能没有全部呼叫的功能，这时编码00也可当 作一个4号装置识别码。 当需要这个功能时，可以利用电子设备上的编程插钉来设 置SDI码。当不需要SDI功能时，可用第9位、第10位来传 输二进制零或其他有效数据。 25 图10-8 源目的地识别码（SDI） 26 三、数据区三、数据区 数据区的作用是将数据进行编码，以便于传输。 数据区由BCD字格式第11位到第29位（离散功能）组成。 数据区被划分为5个数位组，每个数位代表1个字符。 在这些字符中，最低有效字符（LSC）是第5个字符，而 最高有效字符（MSC）是第1个字符。每个数位有

14、4位。 数据字的最低有效位和最高有效位分别是第11位和第29位。 如果1个字内需要转输的数据少于整个数据区，则要用二 进制零或填充位（pad bits）来填充未用的位。 这些未用的位可用作离散功能，每个功能l位，第11位规 定为第1个离散功能（见图10-9）。 在该图中，数据是022.35，由标志码可知，这个参数基 DME距离。小数点的位置由各参数要求的分辨率决定。 在本例中，分辨率为0.01。 27 图10-9 BCD字格式的数据区 28 图10-9 BCD字格式的数据区 29 四、符号状态码（四、符号状态码（SSMSSM） BCD字的特性，如方向、符号、数值等均由 SSM来识别。SSM也可

15、表明数据发生器硬件的 状态，是无效数据还是试验数据等。BCD字的 第30位和第31位是SSM的状态码。如图10-10所 示，当第30、31位为00时，则表示正号。但在 不需要符号时，第30、31位也都是零。 30 图10-10 BCD字符号状态码 31 如果源系统不能向一个功能正常的系统提供可靠信息， 则认为发送的是无效数据。无效数据有两种，一种是 无计算数据（NCD），另一种是失效警告。 因其他系统故障而使源系统不能计算可靠数据的，称 为无计算数据。这时，SSM为01，源系统通知输出无 效。在这种情况下，系统的指示器上是否出现故障旗， 则视需要而定。 当系统的监视器检测到一个或几个故障时，称

16、为“故 障警告”。这时，源系统便中止向数据总线提供有效 字，并通知其输出无效。 当SSM为10时，则表示源系统在进行功能试吮数据或 者由功能试验产生，或者是由指令给出的。 32 五、奇偶校验位五、奇偶校验位 ARINC 429数字信息传输系统奇偶校验位逻辑 值提供的是奇数奇偶校验。 数据发送器根据当前l31位的逻辑“1”来决定 第32位的逻辑值，使整个32位的逻辑“1”的个 数始终是奇数。 经过传输后，接收系统再求一次每个字的逻辑 “1”的个数，如果仍是奇数，则可认为传输有 效，否则使认为无效。 33 图10-11 奇偶校验位 在图10-11中，第1、8、11、13、15、16、20、24位的

17、逻 辑值为“1”，共有8个（为偶数），所以第32位必须是 “l”。 这样，总的逻辑“1”的个数为9（奇数），这就表明传输 是有效的。 34 图10-12 BCD数据编码例 图10-12示出了一些BCD编码的各种参数，其 中，P表示二进制0或有效数据填充位。 35 10.5 BNR字格式字格式 在ANNC 429数字信息传输系统中，传输的数据除了用 BCD字格式进行编码外，也用BNR二进制字格式进行编 码。 所谓BNR字格式，就是利用2的补偿分数计数法。 BNR字格式用于表示数值范围比较宽的数和角度。 利用BNR字格式进行传输的数据有：重量、选定航道、 航向、高度和燃油量等。 与BCD字格式一样

18、，BNR字格式也有32位，其结构按功 能亦分为：标志码，源目的地识别码、数据区、符号状 态码和奇偶校验位。 BNR字格式的主要特点是，数据区的最高有效位表示最 大值的一半，这个最大值就是ARINC 429对每个具体参数 规定的范围。 36 最高有效位后面的位表示个二进制分数串的增量。 负数也像正数一样在数据区内编码，其负号则在SSM 状态中显示出来。 所以，BNR制称作定值二分制，其结构见图10-13。 BNR字格式的标志码、源目的地识别码和奇偶控验 位与BCD字格式完全相同，只是其标志码的范围是从 070376。 所以，这里只介绍BNR字格式的数据区和符号状态码 37 图10-13 BNR字

19、格式结构 38 一、一、BNRBNR字的数据区字的数据区 BNR字的数据区由第11到第28位组成。最低有效位 （LSB）和最高有效位（MSB）分别为第11位和第38 位，见图10-14（a）。 如果传输的信息少于整个数据区，则用二进制零或有 效数据填充位填入。在图10-14（b）的例子中，从第 38位开始，数据区使用了15个有效位，第14位为最低 有效位，第11、12、13位称为填充位。 数据区的位数只影响数据的分辨率，而不影响其范围。 填充位的多少根据传输数据的长短而定。 39 图10-14 BNR字格式数据区 40 图10-15 BNR字格式数据区举例 41 BNR字格式数据区举例 BNR字格式数据区的应用实例见图10-15。 图中，标志码366代表南北速度参数。ARINC 429规定 的南北速度的最大值为4096海里小时，所以，该 BNR字的最高有效位（即第38位）就表示4096的一半 即2048，第27位的值为4096的四分之一，如此类推。在 这个例子中，第26位和第22位的逻辑值为1，所以该南 北速度为 如果数据为负数，则由符号状态码表示其负号，而数字 部分仍按正数进行编码。 对于航向、航道、航迹一类的角度参数，在0180度范 围内按正数编码，在180360度范围内，则将其换算成 相应的负角数