Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

ARINC 429 , [1] «Цифровая система передачи информации Mark33 (DITS)» также известна как технический стандарт Aeronautical Radio INC. (ARINC) для преобладающей шины данных авионики, используемой на большинстве коммерческих и транспортных самолетов более высокого класса. [2] Он определяет физические и электрические интерфейсы двухпроводной шины данных и протокол данных для поддержки локальной сети бортового радиоэлектронного оборудования .

Техническое описание [ править ]

Среда и сигнализация [ править ]

ARINC 429 - это стандарт передачи данных для бортового радиоэлектронного оборудования. Он использует самосинхронизирующийся протокол шины данных (Tx и Rx находятся на разных портах). Физические соединительные провода представляют собой витые пары, несущие балансную дифференциальную сигнализацию . Слова данных имеют длину 32 бита, и большинство сообщений состоят из одного слова данных. Сообщения передаются со скоростью 12,5 или 100 кбит / с [3]к другим элементам системы, которые отслеживают сообщения шины. Передатчик постоянно передает либо 32-битные слова данных, либо состояние NULL (0 Вольт). Одна пара проводов ограничена одним передатчиком и не более 20 приемниками. Протокол позволяет выполнять самосинхронизацию на стороне приемника, что устраняет необходимость передачи данных синхронизации. ARINC 429 является альтернативой MIL-STD-1553 .

Нумерация битов, порядок передачи и значение битов [ править ]

Единица передачи ARINC 429 - это 32-битный кадр фиксированной длины , который в стандарте называется «словом». Биты в слове ARINC 429 последовательно идентифицируются от бита 1 до бита 32 [4] или просто от бита 1 до бита 32. Поля и структуры данных слова ARINC 429 определяются в терминах этой нумерации.

Хотя принято иллюстрировать прогрессирование кадров последовательного протокола во времени справа налево, в стандарте ARINC обычно практикуется обратный порядок. Несмотря на то, что передача слова ARINC 429 начинается с бита 1 и заканчивается битом 32, это обычное явление для диаграммы [5] и описание [6] [7] слов ARINC 429 в порядке от бита 32 к биту 1. Проще говоря, в то время как порядок передачи битов (от первого переданного бита до последнего переданного бита) для 32-битного кадра условно изображается как

Первый бит> 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, ... 29, 30, 31, 32 <Последний бит,

эта последовательность часто изображается в публикациях ARINC 429 в обратном направлении, как

Последний бит> 32, 31, 30, 29, ... 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 <Первый бит.

Когда формат слова ARINC 429 проиллюстрирован битом 32 слева, числовые представления в поле данных обычно читаются со старшим значащим битом слева. Однако в этом конкретном представлении порядка битов поле Label читается так, чтобы его старший бит был справа. Как и поля идентификатора протокола CAN , [8] поля метки ARINC 429 передаются в первую очередь старшим битом. Однако, как и в случае с протоколом UART , двоично-десятичные числа и двоичные числа в полях данных ARINC 429 обычно передаются первым младшим значащим битом.

Некоторые поставщики оборудования [9] [10] публикуют порядок передачи битов как

Первый бит> 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 9, 10, 11, 12, 13… 32 <Последний бит.

Поставщики, которые используют это представление, фактически изменили нумерацию битов в поле Label, преобразовав стандартную нумерацию битов MSB 1 для этого поля в нумерацию LSB 1. Это изменение нумерации подчеркивает относительное изменение порядка следования битов между представлением Label и числовыми представлениями данных, как определено в стандарте ARINC 429. Следует отметить, что нумерация битов 87654321 аналогична нумерации битов 76543210, распространенной в цифровом оборудовании; но в обратном порядке по сравнению с нумерацией битов 12345678, определенной для поля метки ARINC 429.

Этот условный разворот также отражает исторические детали реализации. Приемопередатчики ARINC 429 реализованы с 32-битными регистрами сдвига . [11] Параллельный доступ к этому регистру сдвига часто ориентирован на октет . Таким образом, битовый порядок доступа к октетам - это битовый порядок устройства доступа, которым обычно является LSB 0 ; и последовательная передача устроена так, что младший бит каждого октета передается первым. Таким образом, в обычной практике устройство доступа записывает или считывает «перевернутую метку» [12] (например, для передачи метки 213 8 [или 8B 16 ] значение с обратным битом D1 16записывается в октет метки). Более новые или «улучшенные» приемопередатчики могут быть настроены на обратный порядок битов поля метки «аппаратно». [13]

Формат слова [ править ]

Формат ARINC 429 Word
пSSMMSBДанныеМладший битSDIМладший битЭтикеткаMSB
3231 год302928 год2726 год2524232221 год2019181716151413121110987654321

Каждое слово ARINC 429 представляет собой 32-битную последовательность, содержащую пять полей:

Бит 32 является битом четности и используется для проверки того, что слово не было повреждено или искажено во время передачи. Каждый канал ARINC 429 обычно использует «нечетную» четность - в слове должно быть нечетное количество битов «1». Этот бит устанавливается в 0 или 1, чтобы гарантировать, что правильное количество битов установлено в 1 в слове.
Биты с 30 по 31 представляют собой матрицу признаков / состояний (SSM) - эти биты могут иметь различные кодировки в зависимости от конкретного представления данных, применяемого к данному слову:
  • Во всех случаях, когда используется SSM, эти биты могут быть закодированы для обозначения:
Нормальная работа (НЕТ) - указывает, что данные в этом слове считаются правильными.
Функциональный тест (FT) - указывает, что данные предоставляются источником тестирования.
Предупреждение о сбое (FW) - указывает на сбой, из-за которого данные подозрительны или отсутствуют.
Нет вычисленных данных (NCD) - указывает, что данные отсутствуют или неточны по какой-либо причине, кроме сбоя. Например, команды автопилота будут отображаться как NCD, когда автопилот не включен.
  • В случае представления в двоично-десятичном формате (BCD) SSM может также указывать знак (+/-) данных или некоторую информацию, аналогичную знаку, например ориентацию (север / юг; восток / запад). Когда такой знак указывает, SSM также считается указывающим на нормальную работу.
  • В случае представления двоичных чисел со знаком (BNR) с дополнением до двух бит 29 представляет знак числа ; то есть в этом случае знаковая индикация делегируется биту 29.
  • В случае дискретного представления данных (например, битовых полей) SSM имеет другое, беззнаковое кодирование. [14]
SSMЗависимые от данных кодировки SSM:
Бит 31Бит 30Матрица знаков / состояний для данных BCDМатрица состояния для данных BNRМатрица состояния для дискретных данных
00Плюс, Север, Восток, Вправо, К, вверхуПредупреждение об отказе (FW)Проверенные данные, нормальная работа
01Нет расчетных данных (НИЗ)Нет расчетных данных (НИЗ)Нет расчетных данных (НИЗ)
10Функциональный тест (FT)Функциональный тест (FT)Функциональный тест (FT)
11Минус, юг, запад, слева, снизу, снизуНормальная работа (НЕТ)Предупреждение об отказе (FW)
Бит 29Знаковая матрица для данных BNR
0Плюс, Север, Восток, Вправо, К, вверху
1Минус, юг, запад, слева, снизу, снизу
Биты с 11 по 29 содержат данные. Дискретные данные с битовым полем , двоично-десятичное кодирование (BCD) и представление двоичного числа (BNR) являются распространенными форматами данных ARINC 429. Форматы данных также могут быть смешанными.
Биты 9 и 10 являются идентификаторами источника / назначения (SDI) и могут указывать на предполагаемый приемник или, что более часто, указывать передающую подсистему.
Биты с 1 по 8 содержат метку (метку слов), выраженную в восьмеричном ( СЗБ 1 битой нумерацию ), идентифицирующую тип данных.

Изображение ниже иллюстрирует многие концепции, описанные в смежных разделах. На этом изображении метка (260) отображается красным цветом, данные - сине-зеленым, а бит четности - темно-синим.

Пример ARINC 429
пSSMMSBДанныеМладший битSDIМладший битЭтикеткаMSB
3231 год302928 год2726 год2524232221 год2019181716151413121110987654321
10010001100011000100010000001101
10233170062
ПУТЕШЕСТВИЕ (1)ЖУРНАЛ (0)MOISМиллисекунды

Ярлыки [ править ]

Иллюстрация системы индикации и обнаружения воздушной скорости на летательном аппарате с дистанционным управлением

Рекомендации по маркировке предоставляются как часть спецификации ARINC 429 для различных типов оборудования. Каждый самолет будет содержать несколько различных систем, таких как компьютеры управления полетом , инерциальные системы отсчета , компьютеры данных о воздухе , радиолокационные высотомеры , радиоприемники и GPS.датчики. Для каждого типа оборудования определен набор стандартных параметров, общий для всех производителей и моделей. Например, любой компьютер с данными о воздухе предоставит барометрическую высоту самолета в виде метки 203. Это обеспечивает некоторую степень взаимозаменяемости частей, поскольку все компьютеры с данными о воздухе ведут себя по большей части одинаково. Однако существует только ограниченное количество меток, и поэтому метка 203 может иметь совершенно другое значение, например, если она отправлена ​​датчиком GPS. Однако очень часто необходимые параметры самолета имеют одну и ту же этикетку независимо от источника. Кроме того, как и в случае любой спецификации, каждый производитель имеет небольшие отличия от формальной спецификации, например, путем предоставления дополнительных данных сверх спецификации и исключения некоторых данных, рекомендованных спецификацией,или другие различные изменения.

Защита от вмешательства [ править ]

Системы авионики должны соответствовать экологическим требованиям, обычно указываемым как экологические категории RTCA DO-160. ARINC 429 использует несколько физических, электрических и протокольных методов для минимизации электромагнитных помех бортовым радиостанциям и другому оборудованию, например, через другие кабели передачи .

Его кабельная разводка представляет собой экранированную витую пару с сопротивлением 70 Ом . [1] Сигнализация ARINC определяет разницу в 20 В между уровнями данных A и данных B в биполярной передаче (т.е. 10 В для данных A и -10 В для данных B будут составлять допустимый управляющий сигнал), а в спецификации определено допустимое напряжение. время нарастания и спада.

Кодирование данных ARINC 429 использует дополнительную форму волны передачи дифференциального биполярного возврата к нулю (BPRZ), что дополнительно снижает излучение электромагнитных помех от самого кабеля.

Инструменты разработки [ править ]

При разработке и / или поиске и устранении неисправностей шины ARINC 429 изучение сигналов оборудования может быть очень важным для поиска проблем. Анализатор протокола является полезным для сбора, анализа, декодирования и хранения сигналов.

См. Также [ править ]

  • ARINC 615 определяет протокол высокоскоростной загрузки данных на физическом уровне ARINC 429.
  • ARINC 629 определяет высокоскоростное расширение TDMA с несколькими передатчиками для ARINC 429, замененное AFDX .
  • ARINC 664.7 (см. AFDX) определяет использование детерминированной сети Ethernet в качестве бортовой базы данных в более поздних самолетах, таких как Airbus A380 и Boeing 787 . Этот стандарт определяет виртуальные двухточечные соединения, реализующие ту же концепцию, что и в ARINC 429. В отличие от 429, эти соединения существуют не физически, а как логические каналы TDMA . [15]
  • ARINC 708 определяет протокол для передачи данных метеорологического радара . В то время как передача 708 является упрощенной версией MIL-STD-1553 , [16] управление компонентами ARINC 708 было стандартизировано с помощью меток ARINC 429. [17]
  • ARINC 828 определяет интерфейсы электронной полетной сумки ( EFB ), используемые во всех типах самолетов, и включает, помимо других интерфейсов, интерфейс ARINC 429.
  • MIL-STD-1553 , стандарт военной шины для «общей последовательной шины», часто используется вместо ARINC 429.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Стив Вудворд (11 июля 2002 г.). Билл Трэвис (ред.). Схема передает данные ARINC 429 . Журнал EDN .
  2. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2011-10-29 . Проверено 7 сентября 2011 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  3. ^ "Интерфейс шины ARINC 429" (PDF) . Актел . Архивировано из оригинального (PDF) 07.10.2009 . Проверено 24 июня 2009 .
  4. ^ Спецификация ARINC 429, часть 1-17 . Аннаполис, Мэриленд: Aeronautical Radio, Inc., 17 мая 2004 г. С. 2–5.
  5. ^ Спецификация ARINC 429, часть 1-17 . Аннаполис, Мэриленд: Aeronautical Radio, Inc., 17 мая 2004 г. С. 78–116.
  6. ^ Учебное пособие по протоколу ARINC 429 . Технологии интерфейса авионики. С. 13–21.
  7. ^ Новачека, Джордж (май 2001). Протоколы связи в аэронавтике . Circuit Cellar (онлайн) . п. 5.
  8. ^ CAN Specification 2.0, Часть B . CAN в автоматизации. п. 9.
  9. ^ Руководство по спецификации ARINC429 . Фрайбург, Германия: AIM GmbH. п. 15.
  10. ^ Учебное пособие по протоколу ARINC . Санта-Барбара, Калифорния: Condor Engineering, Inc. 2000. стр. 9.
  11. ^ HI-8783, HI-8784, HI-8785 Устройство интерфейса ARINC 429 и 561 . HOLT Integrated Circuits, Inc., 2009. стр. Рисунок 1: Блок-схема.
  12. ^ Руководство по программированию ARINC 429 . Ballard Technology. стр. A – 2.
  13. ^ HI-3584 Улучшенный последовательный передатчик ARINC 429 3,3 В и сдвоенный приемник (Rev G.) . HOLT Integrated Circuits, Inc., 2013. стр. 4.
  14. ^ Спецификация ARINC 429, часть 1-17 . Аннаполис, Мэриленд: Aeronautical Radio, Inc., 17 мая 2004 г. С. 3–5.
  15. Перейти ↑ Fuchs, Christian M. (август 2012). «Эволюция сетей авионики от ARINC 429 до AFDX» (PDF) . Новости авионики . Проверено 10 февраля 2014 .
  16. ^ Учебное пособие по протоколу ARINC (PDF) . www.ge-ip.com: GE Intelligent Platforms. 2010. с. 14.
  17. ^ Ingle, Al (август 2008). «ARINC 708» (PDF) . Новости авионики . Tech Time: Полезные советы для техника по авионике: 62–63 . Проверено 10 февраля 2014 .

Внешние ссылки [ править ]