АРИНК 429
АРИНК 429 , [1] «Система цифровой передачи информации Mark 33 (DITS)» представляет собой технический стандарт ARINC для основной авионики шины данных , используемой на большинстве коммерческих и транспортных самолетов более высокого класса. [2] Он определяет физические и электрические интерфейсы двухпроводной шины данных авионики самолета и протокол данных для поддержки локальной сети .
Техническое описание
[ редактировать ]Среда и сигнализация
[ редактировать ]ARINC 429 — стандарт передачи данных для авионики самолетов. Он использует самосинхронизирующийся протокол шины данных (Tx и Rx находятся на разных портах). Физические соединительные провода представляют собой витые пары, передающие сбалансированную 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] 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 допускает самосинхронизацию на стороне получателя, тем самым устраняя необходимость передачи данных синхронизации. ARINC 429 является альтернативой MIL-STD-1553 .
Нумерация битов, порядок передачи и значение битов
[ редактировать ]Единицей передачи ARINC 429 является 32-битный кадр фиксированной длины , который в стандарте называется «словом». Биты в слове ARINC 429 последовательно идентифицируются от бита с номером 1 до бита с номером 32. [4] или просто от бита 1 до бита 32. Поля и структуры данных слова ARINC 429 определяются в терминах этой нумерации.
Хотя кадры последовательного протокола обычно изображаются справа налево, в стандарте ARINC обычно практикуется обратный порядок. Несмотря на то, что передача слов ARINC 429 начинается с бита 1 и заканчивается битом 32, принято изображать [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 следующим образом:
- 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 противоположном направлении, как
- Последний бит > 32, 31, 30, 29, ... 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 < Первый бит.
Обычно, когда формат слов ARINC 429 показан с битом 32 слева, числовые представления в поле данных считываются со старшим битом слева. Однако в этом конкретном представлении порядка битов поле «Метка» читается так, что самый старший бит находится справа. Подобно полям идентификатора протокола CAN , [8] ARINC 429 Поля меток передаются первым старшим битом. Однако, как и в случае с протоколом UART , двоично-десятичные числа и двоичные числа в полях данных ARINC 429 обычно передаются сначала младшим битом.
Некоторые поставщики оборудования [9] [10] опубликовать 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 «Метка», преобразовав стандартную нумерацию битов MSB 1 для этого поля в нумерацию битов LSB 1. Это изменение нумерации подчеркивает относительное изменение «порядкового порядка битов» между представлением метки и представлениями числовых данных, как это определено в стандарте ARINC 429. Следует отметить, что нумерация битов 87654321 аналогична 76543210, нумерации битов распространенной в цифровом оборудовании; но полностью изменена по сравнению с нумерацией 12345678 бит, определенной для поля метки ARINC 429.
Это условное изменение также отражает исторические детали реализации. ARINC 429 Трансиверы реализованы с 32-битными сдвиговыми регистрами . [11] Параллельный доступ к этому сдвиговому регистру часто ориентирован на октеты . Таким образом, порядок битов доступа к октету соответствует порядку битов устройства доступа, который обычно равен LSB 0 ; а последовательная передача устроена так, что первым передается младший бит каждого октета. Итак, в обычной практике устройство доступа записывает или читает «перевернутую метку». [12] (например, для передачи метки 213 8 [или 8B 16 инвертированное по битам значение D1 16 ] в октет метки записывается ). Более новые или «усовершенствованные» трансиверы могут быть настроены на обратный порядок битов поля метки «аппаратно». [13]
Формат слова
[ редактировать ]| Формат слова ARINC 429 | |||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| П | ССМ | MSB | Данные | младший бит | СОИ | младший бит | Этикетка | MSB | |||||||||||||||||||||||
| 32 | 31 | 30 | 29 | 28 | 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 | 19 | 18 | 17 | 16 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
Каждое слово ARINC 429 представляет собой 32-битную последовательность, содержащую пять полей:
- Бит 32 — это бит четности , который 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 в слове установлено в 1.
- Биты с 30 по 31 представляют собой матрицу знаков/статусов (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 указания:
- Нормальная работа (НЕТ) — указывает, что данные в этом слове считаются правильными.
- Функциональный тест (FT) — указывает, что данные предоставляются источником теста.
- Предупреждение о сбое (FW) — указывает на сбой, из-за которого данные становятся подозрительными или отсутствуют.
- Нет вычисленных данных (NCD) — указывает на то, что данные отсутствуют или неточны по какой-либо причине, кроме сбоя. Например, команды автопилота будут отображаться как NCD, если 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). Если это указывает на такой знак, SSM также считается указывающим на нормальную работу.
- В случае представления двоичных чисел со знаком в виде дополнения до двух числа (BNR) бит 29 представляет знак ; то есть в этом случае указание знака делегируется биту 29.
- В случае дискретного представления данных (например, битовых полей) SSM имеет другую, беззнаковую кодировку. [14]
ССМ Зависимые от данных кодировки SSM: Бит 31 Бит 30 Матрица знаков/статусов для данных BCD Матрица состояний для данных BNR Матрица состояний для дискретных данных 0 0 Плюс, Север, Восток, Право, Куда, Выше Предупреждение о сбое (FW) Проверенные данные, нормальная работа 0 1 Нет расчетных данных (NCD) Нет расчетных данных (NCD) Нет расчетных данных (NCD) 1 0 Функциональный тест (FT) Функциональный тест (FT) Функциональный тест (FT) 1 1 Минус, Юг, Запад, Слева, Сверху, Снизу Нормальная работа (НЕТ) Предупреждение о сбое (FW)
Бит 29 Матрица знаков для данных BNR 0 Плюс, Север, Восток, Право, Куда, Выше 1 Минус, Юг, Запад, Слева, Сверху, Снизу
- Биты с 11 по 29 содержат данные. битового поля Дискретные данные , двоично-десятичные числа (BCD) и представление двоичных чисел (BNR) являются распространенными форматами данных ARINC 429. Форматы данных также могут быть смешанными.
- Биты 9 и 10 представляют собой идентификаторы источника/назначения (SDI) и могут указывать предполагаемый приемник или, что чаще, указывать передающую подсистему.
- Биты с 1 по 8 содержат метку (слова метки), выраженную в восьмеричном формате ( нумерация битов MSB 1 ), идентифицирующую тип данных.
Изображение ниже иллюстрирует многие концепции, объясненные в соседних разделах. На этом изображении метка (260) отображается красным цветом, данные — сине-зеленым, а бит четности — темно-синим.
| Пример ARINC 429 | |||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| П | ССМ | MSB | Данные | младший бит | СОИ | младший бит | Этикетка | MSB | |||||||||||||||||||||||
| 32 | 31 | 30 | 29 | 28 | 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 | 19 | 18 | 17 | 16 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 2 | 3 | 3 | 17 | 0 | 0 | 6 | 2 | ||||||||||||||||||||||
| ДЕНЬ(1) | ДЕНЬ(0) | МЕСЯЦ | Миллисекунды | ||||||||||||||||||||||||||||
Этикетки
[ редактировать ]
Рекомендации по маркировке приведены в спецификации ARINC 429 для различных типов оборудования. Каждый самолет будет содержать ряд различных систем, таких как компьютеры управления полетом , инерциальные системы отсчета , компьютеры с воздушными данными , радиолокационные высотомеры , радиоприемники и датчики GPS . Для каждого типа оборудования определен набор стандартных параметров, общий для всех производителей и моделей. Например, любой компьютер с воздушными данными будет отображать барометрическую высоту самолета как метку 203. Это обеспечивает некоторую степень взаимозаменяемости деталей, поскольку все компьютеры с воздушными данными ведут себя по большей части одинаково. Однако количество меток ограничено, поэтому метка 203 может иметь совершенно другое значение, если она отправлена, например, датчиком GPS. Однако очень часто необходимые параметры самолета имеют одну и ту же метку независимо от источника. Кроме того, как и в любой спецификации, у каждого производителя есть небольшие отличия от формальной спецификации, например, путем предоставления дополнительных данных сверх спецификации, исключения некоторых данных, рекомендованных спецификацией, или других различных изменений.
Защита от помех
[ редактировать ]Системы авионики должны соответствовать экологическим требованиям, обычно обозначаемым экологическими категориями RTCA DO-160. ARINC 429 использует несколько физических, электрических и протокольных методов для минимизации электромагнитных помех на бортовых радиоприемниках и другом оборудовании, например, через другие кабели передачи .
Его кабель представляет собой экранированную витую пару сопротивлением 70 Ом . [1] Сигнализация ARINC определяет разницу в 10 Впик между уровнями данных A и данных B в рамках биполярной передачи (т. е. 5 В для данных A и -5 В для данных B будут составлять действительный управляющий сигнал), а спецификация определяет допустимое повышение и падение напряжения. раз.
При кодировании данных ARINC 429 используется дополнительная дифференциальная биполярная форма сигнала передачи с возвратом к нулю (BPRZ), что еще больше снижает излучение электромагнитных помех от самого кабеля.
Инструменты разработки
[ редактировать ]При разработке и/или устранении неисправностей шины ARINC 429 проверка аппаратных сигналов может быть очень важна для обнаружения проблем. Анализатор протоколов полезен для сбора, анализа, декодирования и хранения сигналов.
См. также
[ редактировать ]- ARINC 615 определяет высокоскоростной протокол загрузки данных, наложенный на физический уровень ARINC 429.
- ARINC 629 определяет высокоскоростное многопередатчиковое расширение TDMA для ARINC 429, замененное AFDX .
- ARINC 664.7 определяет использование детерминированной сети Ethernet в качестве шины данных авионики в более поздних самолетах, таких как Airbus A380 и Boeing 787 . Этот стандарт определяет виртуальные соединения «точка-точка», реализующие ту же концепцию, которая используется в ARINC 429. В отличие от 429, эти соединения существуют не физически, а как TDMA . логические каналы [15]
- ARINC 708 определяет протокол для передачи данных метеорологического радара . Хотя трансмиссия 708 является упрощенной версией MIL-STD-1553 , [16] контроль компонентов ARINC 708 был стандартизирован с помощью меток ARINC 429. [17]
- ARINC 828 определяет интерфейсы Electronic Flight Bag ( EFB ), используемые во всех типах самолетов, и включает, среди прочих интерфейсов, интерфейс ARINC 429.
- MIL-STD-1553 , стандарт военной шины для «общей последовательной шины», часто используемый вместо ARINC 429.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Стив Вудворд (11 июля 2002 г.). Билл Трэвис (ред.). Схема передает данные ARINC 429 . Журнал ЭДН .
- ^ «АРИНЦ 429» . Архивировано из оригинала 29 октября 2011 г. Проверено 7 сентября 2011 г.
- ^ «Шинный интерфейс ARINC 429» (PDF) . Актель . Архивировано из оригинала (PDF) 7 октября 2009 г. Проверено 24 июня 2009 г.
- ^ Спецификация ARINC 429, часть 1-17 . Аннаполис, Мэриленд: Aeronautical Radio, Inc., 17 мая 2004 г. стр. 2–5.
- ^ Спецификация ARINC 429, часть 1-17 . Аннаполис, Мэриленд: Aeronautical Radio, Inc., 17 мая 2004 г. стр. 78–116.
- ^ Учебное пособие по протоколу ARINC 429 . Технологии интерфейса авионики. стр. 13–21.
- ^ Новачек, Джордж (май 2001 г.). Протоколы связи в аэронавтике . п. 5.
{{cite book}}:|magazine=игнорируется ( помогите ) - ^ Спецификация CAN 2.0, часть B. CAN в автоматизации. п. 9.
- ^ Учебное пособие по спецификации ARINC429 . Фрайбург, Германия: AIM GmbH. п. 15.
- ^ Учебное пособие по протоколу ARINC . Санта-Барбара, Калифорния: Condor Engineering, Inc., 2000. с. 9.
- ^ HI-8783, HI-8784, HI-8785 Интерфейсное устройство ARINC 429 и 561 . HOLT Integrated Circuits, Inc. 2009. стр. Рисунок 1: Блок-схема.
- ^ Руководство по программированию ARINC 429 . Технология Балларда. стр. А–2.
- ^ HI-3584 Улучшенный последовательный передатчик ARINC 429 3,3 В и двойной приемник (версия G.) . HOLT Integrated Circuits, Inc. 2013. с. 4.
- ^ Спецификация ARINC 429, часть 1-17 . Аннаполис, Мэриленд: Aeronautical Radio, Inc., 17 мая 2004 г. стр. 3–5.
- ^ Фукс, Кристиан М. (август 2012 г.). «Эволюция сетей авионики от ARINC 429 до AFDX» (PDF) . Новости авионики . Проверено 10 февраля 2014 г.
- ^ Учебное пособие по протоколу ARINC (PDF) . www.ge-ip.com: Интеллектуальные платформы GE. 2010. с. 14.
- ^ Ингл, Эл (август 2008 г.). «АРИНЦ 708» (PDF) . Новости авионики . Tech Time: Полезные советы для техников по авионике: 62–63 . Проверено 10 февраля 2014 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]