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1394B总线

时间: 2017-11-8  来源:   作者: sxstart

  •    MIL-STD-1553作为三代飞机航空电子系统的主干总线网络,在武器系统和航空系统方面的应用已经有近30年的时间了;然而随着计算机技术的飞速发展,航空电子设备的功能越来越强大,也产生了越来越大量的数据传输(视频、音频、分布式数据)应用,1553总线的带宽已无法满足需求。

            1394b作为一种新的数据总线,具有以下特点:价格低,占用空间小,带宽高,开放式标准,支持热插拔,可扩展的数据传输速率,拓扑结构灵活多样,完全数字兼容,可建立对等网络,同时支持同步和异步两种数据传输模式等,因此在航空电子领域获得了越来越越广泛的应用,例如:美军的F-22/F-35、X-47B等飞机均应用了1394B总线。

            而1394协议最初称之为火线(FireWire)接口,是由苹果公司领导的开发联盟开发的一种高速度传送接口,理论上支持高达3.2Gbps的数据传输率。火线(FireWire)是苹果公司的商标,Sony的产品称这种接口为iLink, Texas Instruments 称之为 Lynx。主要用于视频的采集,在INTEL高端主板与数码摄像机(DV)上可见。其相关的协议包括IEEE-1394-1995、IEEE-1394a-2000、IEEE-1394b-2008、AS5643。定义的传输速率包括S100、S200、S400、S800、S1600、S3200。其中1995规范为1394的最初版本;2000规范对1995规范中若干歧义进行了明确,也被称为1394a规范;2008规范中定义了更高效的仲裁设计和更先进的数据译码方式,从而实现了更快的传输速度和更长的传输距离,被称为1394b规范;AS5643则是SAE组织发布的规范,确定了在军用和航空/天器上,使用IEEE-1394b作为数据总线网络的条件,并定义了网络上操作和信息流的概念,同时符合IEEE-1394b-2008和AS5643即军用MIL-1394B协议。

            在航电系统环境中,1394通常作为数据通讯接口,实现点对点的连接,一般采用1394b规范。其网络拓扑结构可以是除环形之外的树形、星形、菊花链或其他混合方式,所构成的网络是对等网络,网络节点不分主从。在这种网络环境下,由电缆连接各节点的端口且呈分支扩散,每个端口由收发器和一些简单的逻辑单元组成,线缆和端口的作用就是总线中继器,从而在1394b节点间形成一条逻辑总线。

            而在飞控系统环境中,1394通常作为飞控系统内部总线组成网络,除了1394b规范之外,还需要遵循AS5643规范。这种军用1394b网络与普通1394b网络不同,更加强调确定性、可靠性和容错性。

    • 单CC的基本网络

            单CC的网络是最基本的军用1394b网络形式,和普通网络相比,由于CC节点的引入,系统的确定性得到很大改善。但这种网络拓扑也存在一些缺陷,例如当上级1394节点失效后,会影响到后续节点。因此一般用于节点数量少,结构简单,对可靠性要求较低的情况。

    • 单CC单环路的基本网络

            单CC单环路的网络是对单CC网络的一种改进。这种网络将CC节点的两个端口搭建成一个环路。对可靠性较高的节点部署在环路上,对可靠性要求较低的节点挂在环路节点的下级,或串联接入CC节点的第三个端口。当环路上的某个节点出现故障时,环路会自动将环路在故障节点两端分别断开,从而将故障节点排除出环路。环路上其他节点则不受影响。但环路节点的下级节点,如下图中的节点8和节点11,并不能获得类似环路节点的高可靠性,其上级节点失效后,该节点也将随上级节点一起被排除出网络。

    • 典型的3CC网络

            3CC网络是目前最完善的军用1394网络。以F-35的飞机管理系统(VMS)为例,VMS采用符合AS5643的1394b总线作为系统总线,包含3个BAE研制的飞机管理计算机(VMC)。总线速度100Mb/s,传输介质为CAT-5,传输距离可达100 m,物理拓扑为环型,逻辑拓扑为树/链型。所有三台VMC计算机同时处理数据,并对处理数据结果进行比较,以确保数据的完整性。

            MIL-1394B总线通讯采用异步流包的方式进行通讯,由CC节点按照固定周期发出起始帧STOF包,其余RN节点检测STOF包的到达,以STOF包到达时间为起始点,根据设定的数据收发偏移,进行数据的发送和接收。

            STOF包的帧格式如下图所示:

            异步流包的帧结构如下图所示:

            由于MIL-1394B总线的高带宽、低延时、高可靠性等特点,在航空电子领域已取得越来越广泛的应用,在很多应用场合,将逐步取代MIL-1553B总线,成为新型的航空通讯主干网络;并且可以被推广到航天、兵器、电子通讯等其他领域。

     

     

    http://www.1553-cpci.com/show.asp?typeid=2&sortid=125&id=318