系统及组成

• 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。

• 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。

• 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

• 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。

• 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