1553B数据总线与STANAG3910数据总线的比较

摘要：本文在分析1553B总线特点的基础上，给出了STANAG3910数据总线系统组成和工作原理，并对两种数据总线特点进行了详细比较。

关键词：1553B总线 STANAG3910数据总线

中图分类号：V243 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)07-0054-02

1、1553B数据总线

1553B是美国军方1978年9月的一种军用通讯协议标准。1553B数据总线的基本机构包括一条屏蔽双芯线，用于传输带有时钟信息的数据。到目前为止，双冗余操作是实际系统中最常用的结构，但这个标准总体上也支持复合冗余操作，从而允许飞机器内数据总线的物理分隔，一定程度上降低了因作战损伤带来的影响。

图1表述了两个典型的传输过程，在数据从远程终端A到总线控制器的传输过程中，总线控制器先给远程终端A发送一个传输命令，经过一段很短的响应后，远程终端A答复一个状态字，其后紧跟一个或多个数据字，最多可达32个。在图上部所示的例子中，一个数据字从远程终端A传输到总线控制器约需70μs（取决于响应时间及在总线上传输的时间之和）。对于两个远程终端间的数据传输，如例中所示的从远程终端A到远程终端B，则总线控制先给远程终端B发送一条接收命令，再给远程终端A发送一条传输命令，然后远程终端A将它的状态字和数据字（最多可达32个）发送到远程终端B，最后，远程终端B作为响应，发送它的状态字到总线控制器，结束传输过程。在图示的两个远程终端间传输数据的过程中，一个单独的数据字耗时约为120μs，因为它需要传送两个命令字和两个状态字，所以看上去数据传输耗时较多。然而，如果是传输最大量的数据字，则两个命令字和两个状态字所占总信息传输时间的比例就要小得多。

1553B被证明是一种可靠性高、抗扰性强的数据总线，也是一种便于改进的系统。它的主要缺陷就是数据率较低，对此，人们一直在努力改进性能以提高其速率。1553的一种改进型被称为“1553比特率增强型”，其速率可达10Mbit/s，现已被运用于采用小型军需品/存储接口（MM/SI）的联合攻击战斗机JSF/F-35的炸弹发射架上(如图1）。

其他开发商已经在实验室实现了100Mbit/s甚至更高的速率，并且已经启动了一个可行性项目来论证100Mbit/s比特率的1553，其目的是将1553的速率拓展到500Mbit/s。这种可能的衍生产品被称为“增强型1553”（EB-1553）。近年来，美国空军组织了一个专题研讨会来调查其可行性。2003年10月，美国汽车工程师协会（SAE）成立了一个名为“增强1553性能”的任务组织，期望利用现有电缆和耦合器实现吞吐量为200～500Mbit/s的应用。

2、STANAG3910数据总线

为将1553B的数据传输率提高到1Mbit/s以上，引发了对STANAG3910的发展。其基本结构如图2所示。高速光线数据终端的传输速率为20Mbit/s，并通过星型耦合器（starcoupler）相连。通过1553B采用电子连接对其实施控制。STANAG3910的解码器采用1553中的曼彻斯特双相码Mancherterbiphase),通过总线控制器控制数据传输，这一点与1553B相同。

运用光纤传输使速率达到20Mbit/s是对1553B的一种重要改进。另外，信息传输能力达到132块，每块32个字（共4096数据字），相对于只允许传输32块的1553B来说，这是一个巨大进步。STANAG3910共有31个节点（终端），与1553B相同。

STANAG3910有4中可能的实现方式（表1），该标准为采用光学透射星形耦合器、反射星形耦合器或线性T型耦合光学总线实现高速信道通讯奠定基础。欧洲“台风”（Typhoon）系列战斗机在其联合式结构中采用了一个具有光学反射星形耦合器的A类网络。

通过参考低速总线上远程终端到总线控制器的传输过程，我们可以看到STANAG3910和1553传输过程是类似的，如图3所示。BC先发送一个标准1553命令字，后跟一个高速行为字（actionword），取代一个1553数据字，经过适当时间后，远程终端发送一个1553状态字，传输结束。再过一段时间间隙后，又开始了一下一次传输。这样就在高速总线上排了一队高速信息帧，从而使传输速率达到132块，每块含32个数据字，即达到最大量4096个数据字。

低速总线上高速行为字和高速状态字的格式如图4所示，由图可见，它们的一般格式与1553B字相似，只是在替代标准1553数据字（如图2所示，它也有一个正向同步脉冲）时，这些协议字有很多正向同步脉冲。此外，字内容不再是一个16位数据字，而是包含了信息域，这些信息域与高速总线信息内容或发射机、接收机状态有关。至于其他的1553字，其末位（第20位）被保留作为奇偶效验。

STANAG3910高速总线数据结构的格式如图5所示，数据内容的前56位是信息协议，后跟20位信息，总共超过76位信息。因此4096数据字传输的最大量将包含（56+4096×16+20）=65612位信息。高速数据总线速率可达20Mbit/s，总消耗时3280.6μs.

STANAG3910的应用限于欧洲两个战斗机项目—欧洲“台风”战斗机采用了另一种叫做EFA的总线，属于A类型，而法国“狂风”战斗机采用的是D类型数据总线，运用了电气高速总线版本。

通过上述总线特点的对比，不难看出：STANAG3910是以1553B总线为基础扩展而来的新型数据总线，具有结构清晰，传输高速、稳定的特点，但由于其传输速率与FC相比，仍有很大差距，所以美国军方在其新机研制过程中，更多的使用了FC总线。

参考文献

[1]GJB289A-97，数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线.

[2]MIL-STD-1553标准[S],1980.

[3]支超有,唐长红.机载数据总线技术及其应用.国防工业出版社,2009.

[4]郭建邦,罗志强,孙琦,迟学君.高速数据总线研究[J].北京航空航天大学学报,1990.