系统及组成
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MIL-STD-1553是一种用于航空、航天和军用系统中的多路传输数据总线标准。最初由美国国防部在1973年制定，该标准旨在为军用飞机、导弹和其他嵌入式系统提供可靠的数据通信，现已被广泛应用于航空航天、卫星、舰船、地面车辆以及其他关键任务系统。
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定义：一种串行数据通信协议，使用双绞线总线拓扑结构进行多节点通信。
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特点：
- 双向、双冗余（双总线）架构，提供高可靠性和故障容忍度。
- 半双工通信：总线上同一时刻只能由一个节点发送数据，其他节点接收。
- 采用差分信号以提高抗干扰能力和信号完整性。
系统架构
- MIL-STD-1553总线系统通常由以下几部分组成：
- 总线控制器 (Bus Controller, BC)：负责管理整个总线上的通信，控制数据的发送和接收。
- 远程终端 (Remote Terminal, RT)：所有连接在总线上的设备，如传感器、制导系统等，均配置为远程终端。RT响应BC的指令进行数据传输。
- 总线监控器 (Bus Monitor, BM)：用于监听总线上的通信活动，但不主动发送数据，主要用于诊断和故障检测。
- 总线电缆：采用屏蔽双绞线，通常为70Ω的特性阻抗。
- 主从结构：总线控制器 (BC) 是主设备，所有通信由 BC 发起。远程终端 (RT) 是从设备，只能在接收到 BC 的命令后响应。
- 单播和广播：支持单个 RT 的定向通信和多个 RT 的广播通信。
- 冗余总线：一般配置为双总线（Bus A 和 Bus B），当一条总线故障时可以自动切换到备用总线以确保通信不中断。
- 可靠性高：冗余总线和严格的错误检测机制确保通信的高可靠性。
- 抗干扰能力强：采用差分信号和屏蔽电缆设计，使其在高噪声环境下依然能保持数据完整性。
- 灵活性强：支持多种拓扑结构，如总线型、星型和混合型。
通信协议
- 速率：总线数据传输速率为1 Mbps。
数据编码方式
- 在Mancheste数据编码中,将每个周期中心上升沿表示为“1”,每个周期中心下降沿表示为“0”,这样,它便具有消除长串“1”或“0”时直流成分的优点。
- Manchester II (AMI Manchester)仍然用电平的由高到低的变化代表“1”,用电平由低到高的变化代表“0”,但它由正负交替的脉冲组成数据。长距离传输下有更好地信号完整性。
消息字格式
- 数据帧：采用基于时隙的帧结构，包括命令字 (Command Word)、状态字 (Status Word) 和数据字 (Data Word)。
- 命令字：由BC发送，用于指示RT进行读/写操作。
- 状态字：由RT响应BC的命令，用于报告设备状态。
- 数据字：每个数据字为16位，数据传输通常是32个数据字的数据块。
- 错误检测：使用奇偶校验和时间监控机制来确保数据完整性。
硬件
变压器耦合
信号放大模块
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通过负反馈输入信号放大电路放大耦合得到的信号，然后进行信号AD转换输入到Manchester 解码模块。
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运放使用：FET输入运放具有极高的输入阻抗，可以准确地传递输入信号，避免了信号失真。
Manchester 编解码模块
- HD-15530(CERDIP,PDIP,CLCC) DSP 芯片
- 基于FPGA实现HD15530编译码器.pdf
- MCU实现
Manchester码传输模块(可选)
- 系统中需要通过长的同轴电缆来搭载信号，而较长的电缆会对信号造成损失，降低信号完整性，需要降低输出阻抗。
- 电压跟随器输入的信号的电流扩展万倍（或进行多级放大）。
整形电路(可选)
- RC串联滤波电路（容值选用0.1u级别的较大电容和高阻电阻）将编码电路传出的差分脉冲信号整形为尖峰波。通过放大后整形(可不用电阻)或放大前整形。使得信号中的高频谐波成分较曼切斯特码大大减少，正、负脉冲被处理为圆润的正弦波形状，以消除码间串扰（ISI）。
总线对比
| 特性 | MIL-STD-1553 | CAN Bus | Ethernet |
|---|---|---|---|
| 数据速率 | 1 Mbps | 1 Mbps（典型） | 10/100/1000 Mbps |
| 拓扑结构 | 总线型 | 总线型 | 星型/混合型 |
| 冗余支持 | 是 | 否 | 部分支持 |
| 抗干扰能力 | 高 | 中 | 低 |
| 应用场景 | 航空/航天/工业 | 汽车/工业 | 商业网络/数据中心 |
CG
- aim-ovw1553-u.pdf
- 数字式时分制指令响应型多路传输数据总线