MIL-STD-1553

MIL-STD-1553 je standard popisující komunikační sběrnici široce používanou ve vojenské a kosmické avionice . Bylo rovněž přijato NATO jako STANAG 3838.

Historický

Byl vyvinut pod záštitou amerického DoD od roku 1968. První verze MIL-STD-1553A byla publikována na30.dubna 1975. Aktuální verze je MIL-STD-1553B z roku21. září 1978.

Fyzická vrstva

Topologie

MIL-STD-1553 popisuje multiplexovanou (napůl duplexní) sériovou datovou sběrnici . Připojení se provádí pomocí stíněného krouceného páru po sběrnici.

Standard definuje přítomnost dvou sběrnic (A a B), aby byla zajištěna redundance, ale vždy je aktivní pouze jedna sběrnice.

K sběrnici jsou připojeny tři typy zařízení:

• Správce sběrnice nebo „řadič sběrnice“ (BC), který organizuje různé výměny na sběrnici ,
• Předplatitelé nebo „Remote Terminal“ (RT), kteří používají sběrnici ke komunikaci. Může jich být až 31 (omezení spojené s adresováním) ,
• Bus monitory nebo „Bus Monitor“ (BM), které poslouchají sběrnici. Může jich být několik nebo žádný .

Podpěra, podpora

Každý stíněný pár musí splňovat několik charakteristik:

• Kapacita mezi 2 vodiči nesmí překročit 30  pF / ft ( tj. 98,4  pF / m ),
• Počet zkroucení (360 ° rotace 2 vodičů) nesmí být menší než 4 / ft (tj. 13 / m),
• Charakteristická impedance (Z 0 ) musí být mezi 70  W a 85  W pro sinusovou frekvenci 1  MHz ,
• Útlum nesmí překročit 1,5 dB / 100 stop (tj. 4,92 dB / 100 m),
• Stínění kabelu musí pokrývat více než 75% kabelu.
• 2 konce kabelu musí být „zasunuty“ s odpory rovnými charakteristické impedanci kabelu Z 0 ± 2%.

Bitové kódování

Použité kódování je dvoufázového typu Manchester II  :

Elektrické úrovně

Elektrické úrovně závisí na použité spojce, s transformátorem nebo přímo, a liší se v přenosu nebo příjmu.

Podívejte se na tyto konkrétní parametry v odstavcích souvisejících se spojkou .

Čas a rychlost

Přenosová rychlost je 1  Mbit / s  :

• Krátkodobá stabilita (<1  s ) musí být menší než 0,01%,
• Dlouhodobá stabilita by měla být nižší než 0,1%,
• Doba náběhu a doběhu a doba trvání půlbitu závisí na tom, zda terminál přijímá (čte) nebo zda vysílá (zapisuje) na sběrnici.

Móda	Přenosová rychlost	1bitový čas	1 / 2bitový čas	Podzim / čas náběhu
Recepce	1  MHz ± 0,01%	1  µs ± 150  ns	0,5  µs ± 150  ns	Signál může být sinusový
Program		1  µs ± 25  ns	0,5  µs ± 25  ns	od 100 do 300  ns

Spojky

Živé párování

Tato vazba ukládá různá omezení:

• Stínění vazebního členu musí být připojeno ke štítům sběrnice,
• Všechny křižovatky autobusů musí být trvale pokryty stíněním na více než 75%,
• Izolační odpory musí být umístěny mezi sběrnicí a svorkou, co nejblíže nebo uvnitř svorky, jejich hodnota musí být R = 55Ω ± 2%,
• Délka obtoku nesmí překročit Lmax = 1 stop (tj. 0,304 8  m ),
• Vstupní impedance terminálu vystaveného kmitočtu obdélníkových vln mezi 75  kHz a 1  MHz musí být větší než 2 kΩ,
• Poměr oddělovacího transformátoru by měl být Ni = 1: 1,
• Elektrické úrovně mezi 2 linkami (A a B) stíněného páru musí být následující:

Úroveň	Linka A <> Linka B V příjmu	Linka A <> Linka B Při přenosu
VYSOKÝ	od +1,2  V do +20  V	od +6  V do +9  V
NÍZKÝ	od -20  V do -1,2  V	od -9  V do -6  V

Spojka transformátoru

Tato vazba ukládá různá omezení:

• Stínění vazebního členu musí být připojeno ke štítům sběrnice,
• Všechny křižovatky autobusů musí být trvale pokryty stíněním na více než 75%,
• Mezi sběrnici a vazebním transformátorem musí být umístěny izolační odpory, jejichž hodnota musí být R = 0,75 x (Z0) ± 2%,
• Poměr vazebního transformátoru by měl být Nc = 1: 1,41 ± 3%, největší počet závitů je na straně izolačních odporů (tj. Z hlediska svorek sestupný transformátor),
• Výstupní impedance otevřeného obvodu vazebního transformátoru vystaveného sinusoidu napětí 1  V (RMS) a frekvence mezi 75  kHz a 1  MHz musí být větší než 3 kΩ,
• Společný režim odmítnutí spojovacího transformátoru musí být větší než 45 dB při 1  MHz ,
• Délka obtoku nesmí překročit Lmax = 6,09  m ,
• Vstupní impedance terminálu vystaveného kmitočtu obdélníkových vln mezi 75  kHz a 1  MHz musí být větší než 1 kΩ,
• Poměr oddělovacího transformátoru by měl být Ni = 1: 1.
• Elektrické úrovně mezi 2 linkami (A a B) stíněného páru musí být následující:

Úroveň	Linka A <> Linka B V příjmu	Linka A <> Linka B Při přenosu
VYSOKÝ	od +0,86  V do +14  V	od +18  V do +27  V
NÍZKÝ	od -14  V do -0,86  V	od -27  V do -18  V

Vrstva datového spojení

Slova

16bitová slova jsou zapouzdřena do 20 bitů, které lze rozdělit na tři části:

• První bity 1 až 3 se používají pro synchronizaci ,
• Bity 4 až 19 (16 bitů) tvoří samotné slovo,
• Bit 20 je paritní bit .

Pořadí přenosu bitů

Jedním slovem se bity přenášejí počínaje bitem s názvem „nejvýznamnější bitový čas n ° 1“, ostatní následují v pořadí podle klesající síly (bitový čas n o  2, bitový čas n o  3 atd.) Až do bitový čas n o  20.

Podobně, pokud je část dat kódována na více než 16 bitů a k jejímu přenosu musí být použito několik slov, musí být nejprve přeneseno slovo obsahující nejvýznamnější bity.

Synchronizace

Synchronizace je dosažena porušením Manchesterského kódu na prvních 3 bitech rámce.

Skládá se z umístění sběrnice na VYSOKOU úroveň po dobu ekvivalentní 1,5 bitu, poté na LOW úroveň zbývajících 1,5 bitu („sestupná hrana“) nebo naopak („náběžná hrana“) v závislosti na typu slova. (Viz níže).

Parita

Paritní bit se používá pro ověření, že slovo nebyla změněna v průběhu přenosu.

Parita je definována jako lichá (lichá) . Pokud je počet informačních bitů na „1“ sudý, bude paritní bit na „1“. Naopak, pokud je toto číslo liché, bude nastaveno na „0“.

Tento zjednodušující mechanismus neumožňuje chránit před změnou 2 bitů, protože v tomto případě spadneme zpět na lichou paritu.

Příkazové slovo Sync

Synchronizace tvoří „sestupné hraně“.

RT adresa

Toto pole umožňuje adresovat slovo na konkrétní terminál, přičemž každý terminál má jedinečnou adresu. Těchto 5 bitů umožňuje 32 adres, ale adresa „11111“ je vyhrazena pro kontaktování všech terminálů („broadcast“), proto může být ke sběrnici připojeno pouze 31 terminálů.

T / R (vysílání / příjem)

Pokud bit je:

• 0 → terminál je varován, že musí přijímat data.
• 1 → terminál je vyzván k odeslání dat.

Podadresa nebo režim

5 bitů umožňuje 32 kombinací:

• kombinace „00000“ a „11111“ jsou vyhrazeny jako „režim“ a umožňují terminálu říci, že pole „Počet datových slov nebo kód režimu“ musí být interpretováno jako „kód režimu“,
• 30 dalších je interpretováno jako „podadresa“ a umožňují adresovat jednu z 30 podmnožin, které může terminál mít.

Počet datových slov nebo kód režimu Počet datových slov

Je to o :

• počet slov, která terminál přijme, pokud je „T / R“ rovno 0,
• počet slov, která musí terminál odeslat, pokud se „T / R“ rovná 1.

Těchto 5 bitů se používá k odeslání od 1 do 32 dat, hodnota 0 odpovídá 32 slovům odeslaných dat. V jedné výměně nemůže být zasláno více než 32 slov dat za sebou.

Režim kódu

Pro kombinace:

• od „00000“ do „01111“ nevyžadují odezvu od terminálu, ale bit „T / R“ musí být nastaven na 1,
• od „10 000“ do „11 111“ vyžadují odpověď skládající se z jediného datového slova z terminálu.

Režim kódu	Funkce	Bit T / R	Vysílání povoleno?	Detail
00000	Dynamické řízení sběrnice	1	Ne	Terminál musí reagovat stavovým slovem nastavením bitu 18 („Příznak pro akceptování dynamické sběrnice“): „1“ pro přijetí testu, „0“ pro odmítnutí (nebo pokud není funkce implementována).
00001	Synchronizovat (bez datového slova)	1	Ano	Terminál se musí synchronizovat (resetovat vnitřní hodiny a / nebo spustit synchronizační sekvenci) a reagovat stavovým slovem.
00010	Vysílat stavové slovo	1	Ne	Terminál by měl vrátit poslední stavové slovo, které předtím vyslal.
00011	Zahajte vlastní test	1	Ano	Terminál by měl zahájit testovací sekvenci a odpovědět stavovým slovem.
00100	Vypnutí vysílače	1	Ano	Řadič by měl tento příkaz odeslat do terminálu pouze na jedné ze 2 redundantních sběrnic. Terminál musí blokovat svůj vysílač na druhé sběrnici a reagovat stavovým slovem na sběrnici, které zůstane aktivní.
00101	Přepsat vypnutí vysílače	1	Ano	Zruší příkaz „vypnutí vysílače“. Terminál musí reagovat stavovým slovem.
00110	Zakázat bit příznaku terminálu	1	Ano	Terminál musí ve stavových slovech, která vrací, nastavit bit 19 („Příznak terminálu“) na „0“ (aby se zabránilo skutečnosti, že je vadný), a musí reagovat stavovým slovem.
00111	Přepsání potlačuje bit příznaku terminálu	1	Ano	Zruší příkaz „inhibovat bit příznaku terminálu“. Terminál musí reagovat stavovým slovem.
01000	Resetujte vzdálený terminál	1	Ano	Po přenosu stavového slova musí být terminál resetován.
10 000	Přenášejte vektorové slovo	1	Ne	Terminál musí reagovat stavovým slovem, poté vyslat datové slovo obsahující informace „informace o požadavku na službu“, když bit stejnojmenného stavového slova není dostatečný.
10001	Synchronizovat (s datovým slovem)	0	Ano	Kromě příkazového slova terminál přijímá datové slovo, které obsahuje informace týkající se synchronizace. Terminál se musí synchronizovat (resetovat vnitřní hodiny a / nebo spustit synchronizační sekvenci) a reagovat stavovým slovem.
10010	Vyslat poslední příkaz	1	Ne	Terminál musí reagovat stavovým slovem, poté vyslat datové slovo obsahující informační bity 4 až 19 posledního přijatého příkazového slova.
10011	Vysílejte BIT slovo	1	Ne	Terminál musí reagovat stavovým slovem a poté odeslat datové slovo obsahující výsledek BIT (Built In Test), pokud terminál takovou funkci obsahuje.
10100	Vybrané vypnutí vysílače	0	Ano	Stejné jako povel „vypnutí vysílače“, ale když je počet redundantních sběrnic větší než 2. Počet sběrnic, na kterých musí být vysílač blokován, je obsažen v datovém slově následujícím po příkazu. Terminál musí reagovat stavovým slovem.
10101	Přepsat vybrané vypnutí vysílače	0	Ano	Zruší příkaz „vybrané vypnutí vysílače“. Číslo sběrnice, na které musí být vysílač deaktivován, je obsaženo v datovém slově následujícím po příkazu. Terminál musí reagovat stavovým slovem.

Datové slovo Sync

Synchronizace tvoří „náběžnou hranu“.

Data

Toto pole odpovídá datům kódovaným na 16 bitech.

Stavové slovo (nebo stavové slovo) Sync

Stejně jako u příkazu slovem je synchronizace tvoří „sestupné hraně“.

RT adresa

Stejné jako u příkazového slova .

Chybové hlášení

Musí být nastaveno na 1, aby signalizovalo, že datové slovo přijatého rámce není kompatibilní (parita, počet bitů atd.) Nebo že přijatý příkaz není kompatibilní.

Instrumentace

Ve většině případů by mělo být nastaveno na 0. Lze jej použít k odlišení stavových slov od řídicích.

Požadavek služby

Umožňuje terminálu určit, že čeká na konkrétní akci předem definovanou z řadiče nastavením bitu na 1.

Přijat příkaz k vysílání

Musí být nastaveno na 1, což znamená, že předchozí příkaz byl typu „broadcast“.

Zaneprázdněný

Terminál musí být nastaven na 1, aby řekl, že není schopen zpracovat přijatá data.

Příznak subsystému

Mělo by být nastaveno na 1, pokud si terminál přeje prohlásit, že jeden z jeho subsystémů nefunguje, a data „nemusí“ být možné správně zpracovat.

Příznak přijetí dynamické sběrnice

Slouží k reakci na povel „Dynamické řízení sběrnice“ nastavením bitu na 1.

Vlajka terminálu

Musí být nastaveno na 1, pokud si terminál přeje deklarovat se jako výchozí. Musí být zablokováno (nastaveno na 0), pokud terminál obdrží příkaz „Inhibit terminal flag bit“.

Rámečky

Rámečky jsou tvořeny výměnami slov mezi BC a RT.

Když stejný BC nebo RT vysílá několik po sobě jdoucích slov, není mezi nimi mezera ani mezera.

Doba odezvy na slovo RT musí být mezi 4 μs a 12 μs.

Mezera mezi rámečky musí být alespoň 4 μs.

Pro výše uvedené 2 čas, doba se měří mezi přechodné vysoké / nízké ze středu 20 tého  bitu předchozího slova a přechod vysoké / nízké následujícího slova synchronizačního pole (uprostřed dvou E  bitu) .

Časový limit neodpovědí je 14 mikrosekund, počínaje horní / dolní přechodu do středu 20 th  bitů z posledního slova.

Pokud je přijat nový příkaz dříve, než RT zareaguje na předchozí, má poslední přijatý přednost před všemi ostatními.

BC → RT přenos

Postup:

• BC vydá přijímané příkazové slovo , následované datovými slovy odpovídajícími příkazu.
• Po ověření dat odešle RT stavové slovo .

RT → BC převod

Postup:

• BC vydá příkazové slovo pro odeslání.
• Po ověření příkazu odešle RT stavové slovo následované datovými slovy .

RT → RT přenos

Postup:

• BC vysílá přijímané příkazové slovo do RT2, následované vysílacím příkazovým slovem do RT1.
• Po ověření příkazu odešle RT1 stavové slovo následované datovými slovy .
• Po ověření dat odešle RT2 stavové slovo .

Výměny v „režimu kódu“

Výměny se provádějí na stejném principu jako převody, s údaji nebo bez údajů.

Vysílací burzy

Výměny se provádějí na stejném principu jako převody, kromě toho, že na konci není žádné stavové slovo zaslané RT, aby se zabránilo všem RT, aby se o to pokusily současně.

Příklad převodu RT → BC

Obrázek níže poskytuje příklad konceptů vysvětlených v předchozích částech.

Můžeme tedy vidět požadavek na přenos (protože bit 6 nebo T ve fialové barvě je 1 v příkazovém slově ) provedený na RT adresovaný číslem 0x03.

Posledních 5 bitů (zelená) příkazového slova obsahuje počet slov, která mají být vysílána RT , zde 0x01, což účinně odpovídá jednomu datovému slovu (v tyrkysové barvě, hodnota 0x02), které následuje za stavovým slovem .

Všimněte si rozdílu v amplitudě signálu mezi požadavkem BC a odpovědí RT . Tento rozdíl je způsoben polohou elektrického pozorování na sběrnici. Jsme zde dále od BC než od RT . BC je tedy obdržel s nižší amplitudou než RT .

Výhody nevýhody

Výhody

• Je to deterministické, protože má manažera sběrnice,
• Je odolný vůči poruchám,
• Mechanismus stavového slova umožňuje cílovému zařízení zkontrolovat, zda byl přenos dokončen,
• Existuje příručka definující postupy pro implantaci, kvalifikaci a testování: MIL-HDBK-1553.

Nevýhody

• V moderní avionice začíná ukazovat své limity kvůli relativně nízké rychlosti a možnostem adresování,
• Neexistuje žádný kontrolní součet (kromě parity ) k ověření integrity dat,
• Složitost spojení na sběrnici,
• Přechody spojené s dvoufázovým kódováním Manchester II vedou k vysokofrekvenčnímu spektru, které může rušit jiná zařízení, pokud není dostatečné stínění.

Anekdoty

• Adresa RT se po zapnutí načte pouze jednou. Toto pravidlo je důsledkem ztrát adres, ke kterým došlo v prvních verzích sběrnice. Tyto ztráty dovednosti byly způsobeny vibracemi generovanými použitím palubních zbraní na bojových vrtulnících.
• Tento autobus se používá v londýnském metru .
• Tato sběrnice se používá v určitých telekomunikačních a pozorovacích satelitech.

Podobné systémy

DIGIBUS (nebo Digibus) je francouzský ekvivalent standardu MIL-STD-1553

Je podobný standardu MIL-STD-1553, má stejnou koncepci řadiče sběrnice, vzdáleného terminálu, monitoru a stejnou přenosovou rychlost.

Hlavní rozdíl spočívá v tom, že DIGIBUS fyzicky odděluje data a příkazy. [1]

„GJV289A je čínský ekvivalent MIL-STD-1553 a GOST R 52070-2003 je ruský / sovětský ekvivalent MIL-STD-1553. [2]

Reference

1. ESA MilBus Mil-STD-1553
2. corot p33 / 34
3. corot p5
4. corot p5 / 6
5. corot p3
6. Corot P8
7. corot p1
8. OBCDH

externí odkazy

• (en) „  Standard MIL-STD-1553B  “ ,21. září 78(zpřístupněno 4. července 18 )

• (en) „  http://www-corot.obspm.fr/COROT-ETC/Files/1553_overview.pdf  “ (přístup 19. prosince, 10 )
• (en) „  ARCHITEKTURY PALUBNÍCH DATOVÝCH SYSTÉMŮ  “ (konzultováno 31. srpna 19 )