数据总线课件.pptx

《数据总线课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据总线课件.pptx（53页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、内容简介 ARINC429总线 ARINC629总线,第1页/共53页,数据总线,总线:将多个功能部件联接起来，并传送信息的公共通道，如计算机中的数据总线、地址总线和控制总线。,我们将要学习ARINC429、ARINC629总线。,第2页/共53页,数据总线,采用总线的优点：机器中信息传输线的数目减少，结构紧凑、成本低廉、维护方便、可靠性提高。,第3页/共53页,数据总线,总线按信息传送的方向可分为单向总线（ARINC429）和双向总线（ARINC629）。,第4页/共53页,航空电子设备数字化技术,航空电子设备已采用数字化技术（数据处理微机、实时监控微机、人机交互微机、实时控制微机等），因此

2、在飞机上出现了数据总线。例如：B767、B747、B777等飞机上大约有100多条数据总线，可以处理1000多种不同的信息。,第5页/共53页,微型计算机在飞机上的应用,按用途划分可归纳为:数据处理微机 实时控制微机 飞行数据姿态显示微机 信息存储/监控式微机 人机联系管理微机。,第6页/共53页,数据处理微机接收从传感器输来的基本参数数据，经过微机运算处理后形成一系列信号输出，供其他系统使用。如：惯性基准系统（IRS）大气数据计算机（ADC）,数据处理微机,第7页/共53页,惯性基准系统（IRS）习惯上也叫陀螺惯性导航系统,图3.3-1 IRS原理框图,数据处理微机_惯性基准系统,感受飞机沿

3、X、Y和Z轴转动的角速度,感受飞机沿X、Y和Z轴的线加速度,第8页/共53页,数据处理微机_大气数据计算机,图3.3-2 ADC原理框图,一般飞机上常用的大气数据信号有标准气压高度（H）、指示空速（Vi）、真空速（Vt）、马赫数（M）、等。,第9页/共53页,实时控制就是利用电子计算机作为自动控制系统中的一个信息处理环节，通过对预定的数学模型的计算，实现对系统的控制，使操作过程自动化。如称为过程控制，在自动飞行控制系统（AFCS）自动油门系统（A/T）环境控制系统（ECS）,实时控制微机,第10页/共53页,实时控制微机-自动飞行控制系统（AFCS）,自动飞行控制系统是飞行管理系统（FMS）的

4、一个执行系统。飞行管理计算机（FMC）向飞行控制计算机（FCC）输出各种操纵指令信号：目标高度、目标计算空速、目标马赫数、目标升降速度、倾斜指令等等。FCC根据这些输入数据进行综合运算，产生爬高、下降、倾斜转弯等操纵指令输送给自动驾驶仪的各舵机，自动驾驶飞机按要求的航向和高度层飞行。,第11页/共53页,3自动油门系统（A/T）,A/T计算机根据由FMC输来的飞机爬高、巡航和复飞的发动机推力值、N1转速限制值、飞机全重、FMC要求高度和设定空气温度等信号进行运算后，形成油门位置指令信号输给油门杆机构，使油门杆自动处于正确的位置以产生符合要求的推力。,实时控制微机-自动油门系统（A/T）,第12

5、页/共53页,民用客机一般飞行高度在800012000米之间，由于飞行高度高、气压低、温度低和氧气不足，不利于机上人员的生活。现代飞机采用微机对飞机座舱环境进行实时控制，保证乘员有个正常舒适的生活环境。,实时控制微机-环境控制系统（ECS）,第13页/共53页,图书资料库检索微机,图书资料库检索微机的主要特点是将大批图书文件资料全部存放在存储器和磁盘、光盘内，当需要查找某个文件时，从控制键盘上将存书目录编号键入微机，便可以从CRT显示器上读出。由美国Honeywell公司研制的机载电子书库系统（ELS）就是图书资料库检索微机的典型实例。,第14页/共53页,飞行信息显示微机,4个CRT显示器：

6、两个主飞行显示器（PFD），两个是导航显示器（ND）。,第15页/共53页,信息存储计算机可存储其他系统的信息或与其相连的监控组件的信息，存储的信息可以显示出来或供使用人员查阅。在民用客机上所装配的发动机指示和机组警告系统（EICAS）或电子中央监控系统（ECAM），其中心部件就是信息存储/监控式微机。,信息存储/监控式微机,第16页/共53页,在现代飞机上装备的飞行管理计算机系统（FMCS）就是人机联系管理用微机的一个典型应用实例。FMCS由两部分组成，一是飞行管理计算机（FMC），一是显示控制组件（CDU）。FMC是现代飞机飞行管理计算机系统（FMCS）的核心，是80年代的最新技术产物。,

7、人机联系管理用微机,第17页/共53页,ARINC的含义,为了使航空电子设备的技术指标、电气性能、外形和插接件等规范统一，由美国各航空电子设备制造商、定期航班的航空公司、飞机制造商以及其他一些国家的航空公司联合成立了一个 航空无线电公司（简称ARINC-Aeronautical Radio Inc.）。由这个公司制订的一系列统一的航空工业标准和规范称为ARINC规范。,第18页/共53页,ARINC规范,ARINC453：高速数字传输系统规范ARINC573：用于飞行数据记录系统ARINC600：用于电子设备接口;ARINC708：用于机载雷达,ARINC 429：数字数据传输规范，它被命名为

8、“Mark33数字信息传输系统”（Digital Information Transfer System,记作 DITS。,在日常技术讨论中：ARINC429，Mark33,429,DITS含义相同，可以互用,第19页/共53页,ARINC 429数字信息传输规范_数据传输,总线结构:一对双股绞合线（如一股红色，一股兰色）,屏蔽接地。串行方式单向传输数字数据信息。,第20页/共53页,数字大气数据计算机DADC（Digital Air Data Computer)做数据源.三个接收系统是：飞行管理计算机(FMC)，高度表(ALT)和马赫/空速指示器(M/ASI).,典型的 Arinc429 总

9、线系统,第21页/共53页,6.7.3GPWS系统工作方式,第22页/共53页,ARINC453,典型的 Arinc429 总线系统_,第23页/共53页,TCAS计算机的信号交连,1、TCAS计算机通过ARINC数据总线与S模式应答机实现数据交换。S模式应答机通过一条ARINC 429数据总线，将有关信息输往TCAS计算机；TCAS计算机则利用另一条ARINC 429数据总线，将有关信息输往S模式应答机。,2、无线电高度信息输入TCAS在避撞计算中必须利用无线电高度信息。两部无线电高度表输出的数字式高度信息，通过ARINC 429数据总线输送给TCAS计算机。3、航向信息输入航向信息是确定本

10、机飞行轨迹的必要参数。数字式航向信息通过ARINC 429数据总线输送给TCAS计算机。4、大气数据计算机信息输入 大气数据计算机产生的有关本机的高度、速度、升降速度等信息，通过ARINC 429数据总线输入TCAS计算机。,第24页/共53页,通用显示系统（CDS）部件组成,电子显示组件,飞机系统,第25页/共53页,ARINC 429数字信息传输规范_数据编码,ARINC 429数据总线传输数据编码：二-十进制（BCD）或二进制（BNR）编码；采用二进制（BNR）编码的参数：航向、高度、油量等。采用二-十进制（BCD）编码的参数：DME距离、真实空速、总温等。,第26页/共53页,双极回零

11、脉冲和数据传送,数据字以双极回零脉冲形式发送。双极回零脉冲调制：发送出去的脉冲串有三个电平高电平Hi，其典型值：10V，表示数据的逻辑“1”。中电平NULL，典型值：0V，表示自身时钟，维持自身同步。低电平Lo，典型值：10V，表示数据的逻辑“0”。字与字之间以一定间隔（占位中电平0V）分开，这个间隔还作为字同步。,图2.2-6 双极归零脉冲,第27页/共53页,串行多路数字数据的传输特性,串行多路数字数据的传输特性主要有三个：数据，时钟，字同步。(1)数据 数据是传输的实际信息，每一位前一半为高电平（+10V）时，表示该位逻辑值为，为低电平（10伏）时，表示该位逻辑值为0。(2)时钟 时钟的

12、功能是建立一个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来完成的。每一位的前一半包含数据，后一半是同步脉冲，此时电位回到0V（即中间值），它用来维持自身的同步。(3)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。字与字之间有位间隔时间，这位都为中间值，数据字就是以这个间隔来同步的。跟在这一间隔时间后面所发送的第位，就表示另一个新的数据字的开始。,第28页/共53页,ARINC 429数据传送,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。ARINC 429的发送速度：高速发送：100千位/秒；低速发送：12-14

13、.5千位/秒。在同一总线上不得有两种速度混用。,第29页/共53页,ARINC 429数据接收,接收器输入端接收到发送来的信息后，将标志码译出，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器不可超过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。,第30页/共53页,ARINC 429 数据字结构,ARINC429数据总线上传输的数据字，使用BNR码和BCD码两种类型，这两种类型的数据字结构相似。每个数据字含有五个部分：标号（Label）源/目的识别符（source/desti

14、nation identifier,记作SDI）数据组（Data）符号/状态标志（symbol/status matrix,记作SSM）奇偶校验位（Parity bit,记作P）,第31页/共53页,ARINC 429 BCD基本格式,个数据字有32位，它被分为5段，BCD格式为：标志码（Label），第1-8位；源目的地识别码（SDI），第9-10位；数据区（Data），第11-29位；符号状态码（SSM），第30-31位；奇偶校验位（Parity），第32位 1个数据字传输1个参数（如速度、温度等）。利用BCD格式进行传输的数据有：偏流角、测距机测出的距离、真空速、升降速率、无线电高度表测

15、量的高度、选定的决断高度、全温、格林威治时间等。,第32页/共53页,ARINC 429 BCD基本格式,第33页/共53页,BCD字格式 标志码,1.标志码（Label）对传输的每一个参数都规定了标号,用以识别信息类型。就是说,知道标号就知道所测量或所传输的是什么参数。标志码有8位，分成3段，它是八进制数，代表0-377.,二进制-八进制练习,第34页/共53页,BCD字格式 标志码,1.标志码（Label）标志码是唯一的，且其位的顺序与字符顺序相反，,标志码是201,代表DME距离。,标志码是206,代表计算空速。,第35页/共53页,BCD字格式标志码,1.标志码（Label）,标志码是

16、230,代表真实空速。,第36页/共53页,BCD字格式 标志码,图2.2-11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、分辨率等。例如，标志符201是DME距离，测量单位为海里，范围从-1+399.99，分辨率为0.001等。,第37页/共53页,BCD字格式源目的地识别码（SDI）,数据字的第9、第10两位用于源目的地识别码。当需要将一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。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为全部呼叫码（ALL CALL），它表示将该字送到所有的装置。,第38页/共53页,数据区由BCD字

17、格式第11位到第29位（离散功能）组成。,BCD字格式数据区,其数据区表示的数据是2235，由标志码201可知，这个参数是DME距离。小数点的位置由各参数要求的分辨率决定。DME的分辨率为0.01。DME距离是：22350.01=22.35海里,8421BCD码简介,第39页/共53页,BCD字格式符号状态码（SSM）,BCD字的特性，如方向、符号、数值等均由SSM来识别。SSM也可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码的第30位和第31位是SSM的状态码。,第40页/共53页,BCD字格式符号状态码（SSM）,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

18、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，称为“故障警告”。这时，源系统便中止向数据总线提供有效数据，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验，数据或者由功能试验产生，或者由指令给出。,第41页/共53页,BCD字格式奇偶校验位,ARINC429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131位的逻辑“1”来决定第32

19、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，否则便认为无效。,第42页/共53页,BNR字格式,BNR字格式提供了一个比较宽的数值和角度表示范围。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。,BNR字格式的主要特点：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。,第43页/共53页,ARINC 429 BNR基本格式,BNR格式基本上与BCD格式相同，只不过数据区的位数稍有变化，即：数据区（Data），第11-28位；符号状

20、态码（SSM），第29-31位；其余各位均与BCD相同。,第44页/共53页,BNR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28位。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入填充位。,二进制简介，二进制十进制,第45页/共53页,BNR字的数据区举例,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。该BNR字的最高有效位（即第28位）就表示4096的一半即2048，第27位的值为4096的四分之一，等等。,南北速度为：1/8 40961/1284096544（

21、海里小时）,第46页/共53页,BNR字的数据区举例,马赫数=4.096（1/8+1/16+1/64+1/8192）0.8325,参数：马赫数八进制标号=205,ARINC429规定飞机最大马赫数是4.096,第47页/共53页,BNR字的数据区,如果数据为负数，则由符号状态码表示其负号(第29位为1)，而负数作为正数的补码进行编码。数据组中的二进制码不是真值，要换成原码，即补码逐位求反码再在末位加1得原码。对于航向、航道、航迹一类的角度参数，在0180范围内按正数编码，在180360范围内，则将其换算成相应的负角度数后再进行编码。例如，270换算成90后再编码。,第48页/共53页,BNR字

22、的数据区,例：参数：总气温（Total Air Temp）八进制标号=211ARINC429规定总气温的最大值为5120C第29位=1,第29位=1，表明温度是负值，数据组中是补码的形式，须逐位求出反码，再在末位加1,第49页/共53页,BNR字的数据区,例：参数：总气温（Total Air Temp），八进制标号=211ARINC429规定总气温的最大值为5120C，第29位=1,按最后得到的二进制码计算温度值总气温=-5120C(1/32+1/64+1/512+1/1024+1/2048)=-25.750C,第50页/共53页,BNR字的符号状态码（SSM）,BNR字格式的符号状态码由两部

23、分组成。第一部分是第29位，它表明字的性质，如方向、正负等。另外，在不需要符号时，第29位也是0。符号状态码的第二部分是第30位和第31位，它表明数据发送器硬件的状态，当编码为11时，表示该硬件工作正常。,（a）（b）图2.2-18 BNR字的符号状态码,第51页/共53页,BNR字的符号状态码（SSM）,当第30位为0，第31位为1时，表示源系统在进行功能校验，这时所发送的数据也是由功能校验提供的。如果在功能校验期间探测到系统有故障，那么SSM编码就变为00（故障警告）。如果计算数据不可靠不是由系统故障造成的，则SSM编码变为01，表示无计算数据（NCD）。当系统监视器探测到一个或几个故障时，SS编码也为00（故障警告），从而表明输出的BNR字无效。这时，系统指示器上出现故障旗。,第52页/共53页,感谢您的欣赏,第53页/共53页,