维库小贴士：1553B协议简介

下面将介绍MIL-STD-1553B标准的一些内容，着重介绍其中与数据传输有关的内容。

1 终端

在MIL-STD-1553B标准中，终端被定义为一种连接子系统与数据总线的电子组件，且认为终端是一种独立的外场可变换的组件（LBU），可以包含在子系统之中，该标准根据功能要求把终端划分为总线控制器（BC），总线监测器（MT）和远程终端（RT）三种类型。

● 总线控制器 它被定义为一种激励数据总线上的信息传递的终端。定义与实际设计无关，而是由总线控制功能决定的，也就是说一个终端还需具有执行其它功能的能力。但在做总线控制器时，他就应该符合总线控制器的定义，具有激励信息传输的能力。

● 总线监测器 它被定义为一种接受总线全部传递信息并可抽取所需信息的终端。它是总线上唯一不参与信息传输的终端。它不仅不能做总线控制器来激励信息传输，而且在总线上不产生任何响应。它只用来记录总线上的数据而对总线信息传输不能进行干预。它可以被赋予地址，也可以不必。在赋予地址的情况下，它接收的数据来自该地址所指的终端。除此之外，它将接收终端间的信息传输数据。

● 远程终端 它被定义为不能执行总线控制和总线监控功能的终端。它既不能做总线控制器来激励总线上的信息传递，也不能用作总线监控器来完成其功能。要求远程终端以标准的指令和唯一的识别地址与总线控制器协调工作。

按照定义，任何终端在给定总线和在为远程终端定义的时间范围内，不能执行总线控制器或总线监控器的功能。但在实际系统中，一个终端可能既具有总线控制器功能又具有远程终端功能，这样可以满足系统所需的余度控制方面，或在特殊的飞行方面的要求。

2 消息

1MIL-STD-1553B标准 它是面向消息的控制协议。它是强调了系统的实时性要求和系统在通讯出错时对故障的诊断和管理能力。它的信息传输的基本单位是消息--由指令字、数据字和状态字组合成的有序信息序列。这些字的字长均为20位，其中最高三位为同步字头，最低一位用于奇校验，有效信息包含在其余的16位中。有效信息位或校验位占用一微秒的传输时间9码速率为1Mbit/sec）。同步字头以先正后负格式指明指令字或状态字；以先负后正格式指明数据字，其正负电平各占1.5微秒。指令字由现行激活的总线控制器发出。其有效信息位的内容规定了本次传输信息的具体要求；前五位指明总线控制器涉及的具体终端号（终端地址）；第六位定义该终端发送或接收信息（T/R标志）；随后的五位（终端子地址）指明所传输的信息是与终端的哪个缓存区相关；最后的五位（消息长度）指明了所传输的信息量--数据字的字数。

当指令字中的终端地址为11111时，表示本次数据传输针对总线上的全部终端，即广播形式，此时T/R标志置为0。

MIL-STD-1553B标准中规定了终端地址为00000或为11111时，表明该指令字是一个管理系统的方式指令，只是某终端去完成特定的功能。具体为何种功能要有“消息长度”的五位来指定，此时称这五位为方式码。

数据字可以由总线控制器传输到终端（或者相反），也可以从终端传输到另一终端，这要取决于消息类型的定义。它的15位有效信息，以高位在前低位在后的顺序排列。

状态字只能由终端来发出。他是一个对总线控制器发出有效命令的应证型信号在数据总线上，总线控制器发出指令字，由终端来识别；终端为响应指令字而发出状态字，由总线控制去判别。这些特点自然决定了二者的分工，所以它们具有相同的同步字头并不会影响系统的辨识或正常工作。但总线监视器无法用同步字头来区别二者，因此要进一步定义状态字中位的确切含义。

3. 现对1553B协议中的一些有关的专业术语进行解释如下：

● 半双工 数据传输系统的操作，可沿着一条单一线路的任何一个方向进行，但不能在该线路的两个方向上同时进行。

● 字 在本文中，一个字是一个16位加上同步及奇偶位的序列。有三种类型的字；指令字、状态字和数据字。

● 消息 一个单一消息是指一个指令字、一个状态字和几个数据字（如有规定）的传输。对于远程终端到远程终端（RT到RT）的传输，消息应包含两个指令字、两个状态字和几个数据字。

● 子系统 从数据总线接收数据传输服务的装置或功能单元。

● 数据总线 在本文中不论任何提到数据总线或总线，都意味着在总线控制器和所有有关的远程终端之间提供一条单一数据通路所需要的、包括双屏蔽电缆、隔离电阻、变压器在内的所有硬件。

● 异步操作 对本标准来说，异步操作是指每个终端在消息传输中使用独立的时钟源。在接收终端中完成译码时使用取自消息中的时钟信息。

● 动态总线控制 一种数据总线系统的操作，即提供数据总线系统中某些指定的终端用作数据总线控制。

● 指令/响应 这样一种数据总线系统的操作，即仅当总线控制器指令远程终端接收及发送数据时，它才接收及发送数据。

● 余度数据总线 使用一个以上数据总线，在子系统之间提供一条以上的数据通路，及双余度数据总线、三余度数据总线等等。

● 广播 这样一种数据总线的操作，即由总线控制器或远程终端发送的信息送到连接在数据总线上的一个以上的远程终端。

● 数据总线操作 多路传输数据总线系统应以指令/响应方式异步运行，且应以半双工方式传输。总线上信息传输的唯一控制权应归于总线控制器，总线控制器应启动所有的传输。数据总线上的信息流应由消息组成，而消息本身又由指令字、数据字及状态字组成。

● 数据形式 只要所选择的形式与本标准定义的消息和字格式一致，数字数据就可以用任何希望的形式发送。在一个字中任何不使用的位应以逻辑0发送。

*传输方法

● 调制 信号应以串行数字脉冲码的调制形式在数据总线上传输。

● 数据码 数据码应是ManchesterⅡ型双电平码。逻辑1应以一个双极编码1/0（即一个正脉冲继之以一个负脉冲）的形式发送。逻辑0是一个双极编码信号0/1（即一个负脉冲继之以一个正脉冲）。过零转换发生在每一位时的中点。

● 位传输速率 总线上的位传输速率应是每秒1.0兆位，其综合精度及长期稳定性应为±0.1%（即±1000Hz）。短期稳定性（即在1.0秒间隔内的稳定性）至少应为0.01%（即±100Hz）。

● 字长 对总共20位时的字而言，字长应为16位加同步波形和奇偶位。

● 指令字 指令字应由同步波形、远程终端地址字段、发送/接收（T/R）位、子地址/方式字段、字计数/方式代码字段及奇偶（P）位所组成。

● 同步 指令同步波形应是一个无效的Manchester波形。其宽度应为三个位时，前一个半时的波形为正，后一个半时的波形为负。如果紧跟同步波形的下一位是逻辑0，那么由于是Manchester编码，同步波形的后半部分有两个时钟周期的表现宽度。

● 远程终端地址 紧接同步波形的下五位应为RT地址。每个RT应指定一个专用地址。十进制地址31（11111）不应作为专用地址分配。如采用广播选择方式，RT除了它的专用地址外，还应指定十进制地址31（11111）作为公用地址。

● 发送/接收 紧接远程终端地址的下一位应为发送/接收位，它应表示要求RT做的操作。逻辑0表示RT应接收，而逻辑1表示RT应发送。

● 子地址/方式 紧接发送/接收位的下五位，按各个终端要求的规定，用来表示RT的子地址或者表示方式控制的使用。子地址/方式的值00000和11111留作专门的用途，不应作任何其他功能使用。

数据字计数/方式代码 紧接子地址/方式字段的下五位应为RT要发送或接收的数据字的数量或者应为可任选的方式代码。在任何一个消息块内最多可

发送或接收32个数据字。全1表示十进制计数31，而全0表示十进制计数

● 同步（不带数据字） 本指令使RT同步（例如，复位内部定时器、启动一个序列等等），该RT应发送相应的状态字。

● 发送状态字 本指令应使RT发送与本指令前面的最后一个有效指令字有关的状态字，该方式指令不应变更状态字的状态。

● 发送器关闭 本指令（仅用作双余度总线）应使RT关闭与余度总线相连的发送器，该RT不应执行关闭从中接受该指令的总线上的发送器指令。在所有情况下，在本指令后，该RT应按照规定的状态字响应。

● 禁止终端标志位（T/F） 本指令应使RT在规定的状态字中将终端标志位置逻辑0，直到另有指令为止。该RT应发送规定的状态字。

● 取消禁止终端标志位 本指令应使RT取消在上面提到的禁止终端标志位。该RT应发送规定的状态字。

● 复位远程终端 本指令用来使RT复位到通电初始状态。该RT应首先发送它的状态字，然后复位。

● 同步（带数据字） RT应接收一个指令字，继之以一个规定的数据字。该数据字应包含用于RT的同步信息。RT在接受该指令和数据字后，应发送规定的状态字。

● 发送上一个状态字除了RT接收发送上一个指令字方式代码外，本指令应使RT发送规定的它自己的状态字，继之以一个包含上一个指令字的第4至第19位的单一数据字。本方式指令不应变更各RT状态字的状态。

● 状态字 一个状态字应由一个同步波形、远程终端地址、消息差错位、测试字段位、服务请求位、三个备用位、广播指令接收位、忙位、子系统标志位、动态总线控制接收位、终端标志位及奇偶位组成。对于任何可任选的广播操作来说，应按规定禁止状态字的传输。

● 消息差错位 状态字的第九位时应用来表示与先前从总线控制器接收来的指令字有关的一个或多个数据字没有通过规定的RT有效性测试。本位在数据不正确定时、不合法指令、消息格式错的条件下也应被置位。逻辑1表示有消息差错，而逻辑0表示无消息。所有的RT应提供消息差错位。

● 测试手段位 状态字的第十位时应留作测试手段位之用，且总为逻辑0。本位和指令字的第十位时为逻辑1一起，约定用来区别额是指令字还是状态字。测试手段位的使用时可任选的。

● 服务请求位 状态字的第十一位时应留作服务请求位。本位的使用可任选。如果使用，本位应表示总线控制器需要采取与RT或有关子系统相对应的预定的专门动作。与一个单一的RT连接的多个子系统分别要求服务请求信号时，应将它们各自的信号通过逻辑“或”变成一个单独的数据字来识别具体的请求服务的子系统。该服务请求位仅确定用来激发例外发生的而不是周期发生的数据传输操作。逻辑1表示有服务请求，而逻辑0表示无服务请求。如果不实现这个功能，该位应置0。

● 备用状态位 状态字的第十二位是到十四位时留作今后使用而不应被占用。这些位应置为逻辑0。

● 广播指令接收位 状态字的第十五位时置为逻辑1表示前面的有效指令字是广播指令，而逻辑0表示它不是广播指令。如不采用广播指令选择方式，该位应置为逻辑0。

● 忙位 状态字第十六位时应留作忙位。本位的使用时可任选的。如果使用，本位应表示RT或子系统不能按照总线控制器的指令将数据移入子系统或从子系统取出数据。逻辑1表示存在“忙”状态，而逻辑0表示不存在“忙”状态。如果在响应发送指令时置忙位，那么RT只发送它的状态字。如果不实现这个功能，该位应置为逻辑0。

● 子系统标志位 状态字的第十七位时应留作子系统标志位。本位的使用是可选的。如果使用，本位应标志子系统为故障状态，且警告总线控制器数据可能无效。与一个单一的RT连接的子系统分别要求子系统标志位信号时，应将它们各自的信号通过逻辑“或”变成为单一的状态字子系统标志位。如果完成了逻辑“或”，那么设计者必须预备一个单独的数据字来识别具体地提出报告的子系统。逻辑1表示有标志，而逻辑0表示无标志。如果不使用，本位应置为逻辑0。

● 动态总线控制接收位 状态字的第十八位时应留作动态总线控制的接受。如果RT实现可任选的动态总线控制功能，那么应适用本位。在使用中，本位应表示接受或拒收规定的动态总线控制的提议。逻辑1表示控制的接受，而逻辑0表示控制的拒收。如不使用这个功能，本位应置为逻辑0。

● 终端标志位 状态字的第十九位时应留作终端标志功能。本位的使用是可任选的。如果使用，本位是RT故障状态的标志。逻辑1表示存在故障，而逻辑0表示不存在故障。如果不使用这个功能，本位应置为逻辑0。

● 状态字复位 除地址外的状态字中的位，在RT接受一条有效指令字后，均应被置位逻辑0。如果引起状态字中的某些位（例如终端标志）被置位的条件，在这些位被复位为逻辑0后，继续存在，那么受影响的状态字中的位应再次置位，然后根据需要在总线上发送。

● 总线控制器向远程终端的传输 总线控制器应发出一条接收指令，继之以规定数目的数据字。RT在消息核实之后，应发回一个状态字给控制器。指令字和数据字应以没有字间间隔的连续形式发送。

● 远程终端向总线控制器的传输 总线控制器应向RT发出一条发送指令。该RT在指令字核实后，应发回一个状态字给控制器，继之以规定数目的数据字。状态字和数据字应以没有字间间隔的形式发送。

● 不带数据字的方式指令 总线控制器应使用表Ⅰ中规定的方式代码向RT发出一条发送指令。该RT在指令字核实后，应发送一个状态字。

● 总线控制器向各远程终端的传输（广播） 总线控制器应发出一个接收指令字，其中RT地址字段为11111，相继为规定数目的数据字。指令字和数据字应以没有间隔的连续形式发送。具有广播选择方式的各RT在消息核实后，应按照规定在状态字中将广播指令接收位置位，且不应发送状态字。

● 消息间间隔 总线控制器应在消息之间提供4.0微秒的最小间隔时间。该时间为从前一消息最后一位的中间过零点到一条指令字同步波形的中间过零点的时间。

● 最小不响应时间超出 终端在认为规定的响应已不会发生以前，等待的最小时间为14.0微秒。该时间是从最后一个字的最后一位的中间过零点到希望的状态字同步波形的中间过零点的时间。

*终端操作

● 字的核实 终端应保证每个字符合下列最低标准：

A.字以有效同步字段开始；

B.各位是有效ManchesterⅡ型代码；

C.信息字段有16位，外加奇偶位；

D.字的奇偶校验为奇数。

当一个字不符合上述标准时，应认为该字无效。

● 终端的故障-安全 终端应包括执行时间超出的硬件，以阻止超过800微秒的信号传输。该硬件不应阻止在响应指令时的正确传输。复位该时间超出功能应在已发生时间超出的总线上通过接收一条有效指令来完成。

*远程终端

● 操作 远程终端（RT）应以对从总线控制器接收来的有效指令作出响应的方式操作。当指令字满足准则，且该指令字的终端地址与该RT地址相符或者在该RT由广播选择方式时终端地址为11111，则该RT应承认该指令字有效。

● 无效指令 远程终端不应响应操作规定的准则的指令字。

● 不合法指令 不合法指令是一条按照操作规定的有效指令，但是在子地址/方式字段、数据字计数/方式代码字段中的那些位以及T/R位表示了在该RT中不曾设置的方式指令、子地址和字计数。保证不送出任何不合法指令是总线控制器的责任。RT的设计者有对不合法指令监控的选择方式。如果用这种选择方式设计出的RT检测出一条不合法指令和有不合法指令字规定的正常数目的连续有效数据字，该RT应只用一个状态字响应，将消息差错位置位，而不应使用接收来的信息。

● 有效数据的接收 当远程终端接收到一个有效指令字及正常数目的连续有效数据字，或者接收到一个与方式代码有关的单一有效数据字时，RT应用一个状态字响应。上述每个数据字都应满足以上的规定。

● 无效数据的接收 当字核实出错或传输连续性出错的有效接收指令有关的任何数据字，或者数据字计数中的任何一个差错均应使远程终端将其状态字中的消息差错位置1，并阻止该状态字的传输。如果已经发生一个消息差错，则应认为整个消息无效。