ARINC 429 - ARINC 429

ARINC 429,[1] «Цифровая система передачи информации Mark33 (DITS)» также известна как технический стандарт Aeronautical Radio INC. (ARINC) для преобладающих авионика шина данных используется на большинстве коммерческих и транспортных самолетов более высокого класса.[2] Он определяет физические и электрические интерфейсы двухпроводного шина данных и протокол данных для поддержки авионики самолета локальная сеть.

Техническое описание

Средний и сигнальный

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 витые пары несущий сбалансированная дифференциальная сигнализация. 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 - альтернатива MIL-STD-1553.

Нумерация битов, порядок передачи и значение битов

Единица передачи ARINC 429 - это 32-битная фиксированная длина. Рамка, которое в стандарте называется словом. Биты в слове ARINC 429 последовательно идентифицируются от бита 1 до 32.[4] или просто от бита 1 до бита 32. Поля и структуры данных слова ARINC 429 определяются в терминах этой нумерации.

Хотя обычно кадры последовательного протокола перемещаются 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 обычно для диаграммы[5] и описать[6][7] ARINC 429 слов в порядке от бита 32 до бита 1. Проще говоря, 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 с Старший бит слева. Однако в этом конкретном представлении порядка битов Этикетка поле читается со старшим битом справа. Нравиться CAN протокол Поля идентификаторов,[8] ARINC 429 поля меток сначала передаются старший бит. Однако, как и Протокол UART, Десятичное число с двоичным кодом числа и двоичный числа в ARINC 429 поля данных обычно передаются первым младший бит.

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

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

Поставщики, использующие это представление, фактически изменили нумерацию битов в поле Label, преобразовав стандартные Нумерация MSB 1 бит для этого поля используется 1-битная нумерация LSB. Это изменение нумерации подчеркивает относительную инверсию "битовый порядок байтов" между представлением метки и числовым представлением данных, как определено в стандарте ARINC 429. Следует отметить, как 87654321 нумерация битов аналогична 76543210 битовая нумерация распространены в цифровом оборудовании; но в обратном направлении от 12345678 нумерация битов, определенная для поля метки ARINC 429.

Этот условный разворот также отражает исторические детали реализации. ARINC 429 трансиверы были реализованы с 32-битной регистры сдвига.[11] Параллельный доступ к этому регистру сдвига часто октет -ориентированный. Таким образом, битовый порядок доступа к октетам - это битовый порядок устройства доступа, который обычно Младший бит 0; и последовательная передача устроена так, что младший бит каждого октета передается первым. Итак, в обычной практике устройство доступа написало или прочитало «перевернутую метку».[12] (например, для передачи метки 2138 [или 8B16] значение с инвертированным битом D116 записывается в октет метки). Более новые или «улучшенные» приемопередатчики могут быть настроены на обратный порядок битов поля метки «аппаратно».[13]

Формат Word

Формат ARINC 429 Word
пSSMMSBДанныеLSBSDILSBЭтикеткаMSB
3231302928272625242322212019181716151413121110987654321

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

Бит 32 это бит 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 являются матрицей знаков / состояний (SSM) - эти биты могут иметь различные кодировки в зависимости от конкретного представления данных, применяемого к данному слову:
  • Во всех случаях использования 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 вычисляемых 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 Десятичное число с двоичным кодом (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 дополнение до двух представление двоичных чисел со знаком (BNR), бит 29 представляет число знак; то есть в этом случае знаковая индикация делегируется биту 29.
  • В случае дискретные данные представление (например, битовые поля) SSM имеет другую, беззнаковую кодировку.[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. Битовое поле дискретные данные, Десятичное число с двоичным кодом (BCD) и Представление двоичного числа (BNR) - распространенные форматы 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 на передающую подсистему.
Биты с 1 по 8 содержат метку (слова-метки), выраженную в восьмеричный (Нумерация MSB 1 бит ), идентифицирующий 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.

Слово ARINC 429 Word, рассматриваемое как сигнал, с наложенным декодированием
Пример ARINC 429
пSSMMSBДанныеLSBSDILSBЭтикеткаMSB
3231302928272625242322212019181716151413121110987654321
10010001100011000100010000001101
10233170062
JOUR (1)ЖУРНАЛ (0)MOISМиллисекунды

Этикетки

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, ЭВМ, радиолокационные высотомеры, радио, и GPS датчики. Для каждого типа оборудования определяется 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, исключения некоторых данных, рекомендованных спецификацией, или других различных изменений.

Защита от помех

Системы авионики должны соответствовать экологическим требованиям, обычно обозначенным как экологические категории RTCA DO-160. ARINC 429 использует несколько физических, электрических и протокольных методов для минимизации электромагнитная интерференция с бортовыми радиостанциями и другим оборудованием, например через другие кабели передачи.

Его кабельная разводка - экранированная 70 Ω витая пара.[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 спецификация определяет допустимое повышение и падение напряжения. раз.

Кодирование данных ARINC 429 использует дополнительный дифференциальный биполярный возврат к нулю (BPRZ), что еще больше снижает уровень электромагнитных помех от самого кабеля.

Инструменты разработки

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

Смотрите также

  • ARINC 615 определяет протокол высокоскоростного загрузчика данных на физическом уровне ARINC 429.
  • ARINC 629 определяет высокоскоростной мульти-передатчик, TDMA расширение 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 Боинг 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 TDMA логические ссылки.[15]
  • ARINC 708 определяет протокол для передачи метеорологический радар данные. В то время как трансмиссия 708 является упрощенной версией MIL-STD-1553,[16] управление компонентами ARINC 708 было стандартизировано с помощью меток ARINC 429.[17]
  • ARINC 828 определяет Electronic Flight Bag (EFB ) интерфейсы используются во всех типах самолетов и включают, среди прочего, интерфейс ARINC 429.
  • MIL-STD-1553, Стандарт военной шины для «общей последовательной шины», часто используемый вместо ARINC 429.

Рекомендации

  1. ^ а б Стив Вудворд (11 июля 2002 г.). Билл Трэвис (ред.). Схема передает данные ARINC 429. Журнал EDN.
  2. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2011-10-29. Получено 2011-09-07.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  3. ^ "Интерфейс шины ARINC 429" (PDF). Actel. Архивировано из оригинал (PDF) на 2009-10-07. Получено 2009-06-24.
  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. ^ Руководство по протоколу ARINC 429. Технологии интерфейса авионики. С. 13–21.
  7. ^ Новачек, Джордж (май 2001 г.). Протоколы связи в аэронавтике. Circuit Cellar (онлайн). п. 5.
  8. ^ Спецификация CAN 2.0, часть B. CAN в автоматизации. п. 9.
  9. ^ Руководство по спецификации ARINC429. Фрайбург, Германия: AIM GmbH. п. 15.
  10. ^ Руководство 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 Enhanced ARINC 429 3,3 В последовательный передатчик и двойной 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. ^ Фукс, Кристиан М. (август 2012 г.). «Эволюция сетей авионики от ARINC 429 до AFDX» (PDF). Новости авионики. Получено 10 февраля 2014.
  16. ^ Руководство по протоколу ARINC (PDF). www.ge-ip.com: GE Intelligent Platforms. 2010. с. 14.
  17. ^ Ингл, Эл (август 2008 г.). «ARINC 708» (PDF). Новости авионики. Tech Time: Полезные советы для техника по авионике: 62–63. Получено 10 февраля 2014.

внешняя ссылка