《空间数据与信息传输系统航天器1553B总线通信协议》国家标准解读

1553B总线在我国已广泛应用于各式各类的航天器中,取得了丰富的应用实践经验积累。制定GB/T 43669—2024《空间数据与信息传输系统航天器1553B总线通信协议》是为了解决1553B总线在各型号任务中制定的应用通信协议不够一致、难以跨任务、跨组织重用的问题,解决与底层1553B总线协议衔接的标准化设计问题。该标准提炼总结了我国1553B总线在航天器上应用实践的共性设计,借鉴了ECSS-E-ST-50-13C写作风格和思路,兼顾了与其在概念上和设计上的衔接,有利于今后的国际合作。本文介绍了该标准制订的背景、目的意义,以及标准主要内容的编制思路。

基于1553B总线的大规模信息系统设计问题研究

某大型航天器GNC系统应用1553B总线构建了其规模庞大的信息系统,在信息系统设计过程中产生了3个问题:超长总线下的稳定通信、应用层协议的设计、多条总线的管理等。对这3个问题开展研究,描述了3个问题的由来,给出了问题的解决方法,并验证了方法的实际效果。结果表明:总线中继的方法,有效解决了1553B总线在240 m长度下的稳定可靠通信问题;广播帧计数回传的应用层协议,节省了总线数据通讯开销、并提供了丰富的故障诊断信息;遍历寻优的总线管理策略,最大程度上发挥了多机多总线系统的容错能力。

基于FC-AE-1553B通信协议的网络仿真

对于FC-AE-155B通信协议与光纤通道(FC)技术的应用进行了研究。针对航空电子设备的通信要求进行了独立的建模,验证了FC-AE-1553B协议在航电系统中的传输能力。实验搭建了对立的FC仲裁网络并按照FC-AE-1553B协议制定了包模型,建立了节点模型、链路模型。按照协议要求制作了进程模型设计了有限状态机。在OPNET仿真环境下对航电设备的FC网络进行了构建,测评了基于FC网络的FC-AE-1553通信协议的应用能力。

基于1553B协议的导弹控制系统信息流设计探讨

1553B总线技术具有可靠性、实时性、开放性等特点,在航天领域中得到了广泛地应用;但其在总线传输速率、大数据量传输效率等方面的局限性,以及在具体应用实践中信息流编排的不规范性,严重制约了其在未来航天等领域的应用广度和深度;针对上述问题,从工程实践出发,对1553B协议定义的消息进行规范化处理,实现了原有消息的有机组合,以适应导弹控制系统信息流设计的需求,并以一典型导弹控制系统总线拓扑结构为模型进行了信息流设计的初步分析。

不同拓扑结构FC-AE-1553B网络性能研究

研究点对点、交换式与仲裁环3种不同拓扑结构的网络,建立FC-AE-1553B网络的Markov模型,并分析单点故障对不同拓扑结构总线的影响。仿真结果表明,基于点对点结构的FC-AE-1553B网络在传输NT节点到NC节点的数据流时,具有最小时延,基于交换机实现的FC-AE-1553B网络在传输NT节点到NT节点的数据时,传输性能较优。

高速1553BIP核的设计与实现

随着MIL-STD-1553B总线在航空、航天等军事领域的综合电子信息系统中的广泛应用,系统应用对1553B协议处理器的高传输率、高可靠性以及小型化提出了更高的需求,采用传统专用芯片的方案已经不能很好地满足应用需求。从上述需求出发,文中全面描述了高速1553BIP的功能结构以及各功能模块的设计与实现。目前,1553BIP已经过MPW投片验证,样片的性能测试和系统应用验证结果表明,1553BIP完全符合MIL-STD-1553B协议,支持10 Mbps高速数据通信。

基于ECSS标准的航天器姿轨控系统内1553B总线数据协议设计

国内外航天器姿轨控系统广泛应用基于1553B内总线的体系结构.针对国内航天器姿轨控系统内部1553B总线数据协议不统一带来的可集成性、可扩展性和通用性差的问题,本文设计了基于ECSS标准的姿轨控系统内1553B数据总线协议,从姿轨控系统内部总线数据业务需求分析出发,提出了四层结构的数据协议体系结构,重点介绍了在应用支持层和链路服务层应用ECSS标准的总线协议设计,并说明了协议的应用情况.应用该国际通用的标准协议,有助于实现国内航天器姿轨控系统内1553B总线数据协议的标准化,进而提升姿轨控系统体系结构的可集成性、可扩展性、以及星载设备(含软件)的通用化.

1553B总线接口控制器研究与顶层设计

本文在深入理解1553B协议的基础上,对1553B总线通信接口的设计进行了研究;运用高级硬件描述语言VHDL编程实现了曼彻斯特码的编、解码等模块。详细阐述了1553B总线通信控制器接口的顶层设计和总体结构图及设计方案,并给出总线的终端控制器模块的顶层设计与部分仿真结果。

基于BU-61580的1553B总线接口设计

为提高1553B总线接口的实时性并简化接口逻辑,从总线接口的应用需求出发,设计了一种基于专用接口芯片和DSP控制器的1553B总线接口。该接口采用BU-61580作为协议引擎,采用TMS320F2812作为主处理器,只有少量的粘合逻辑,无需CPLD即可完成无缝衔接。该接口实时性好,可靠性高,硬件电路简单。以远程终端模式为例,对设计的1553B总线接口进行了测试验证。

基于SoPC技术的1553B总线接口卡设计与实现

提出了一种1553B总线接口卡设计方案。通过采用SoPC技术、基于Verilog的自定义IP模块设计以及基于邮槽寄存器的双向中断设计,快速构建了系统硬件。在NIOS Ⅱ开发环境下采用C语言开发了系统核心软件—1553B协议处理程序,给出了BC模块的设计实例。结合系统驱动、API和实际应用程序开发对系统进行了多功能测试,验证了其可行性。

1553B总线应用发展研究

1553B总线以其传输的高可靠性、使用简单灵活的特点,已经逐步从飞行控制等系统扩展到坦克、舰船、航天等领域,目前已广泛应用于海、陆、空三军,具有一网盖三军之称。中国在20世纪80年代初就开始了1553B总线的技术研究,近年来,1553B总线已经成为中国现役空中力量最主要的先进航空电子系统数据总线,并且在舰载和车载领域,为提高坦克和军舰等武器的技术水平发挥了重要作用。但是由于基于1553B标准的总线核心技术长期由欧美公司所垄断,因此自主研发1553B总线的协议芯片及产品具有重要的战略意义。文中介绍了1553B总线技术的产生及特点,简要说明了1553B总线通信系统的组成,详细介绍了1553B总线的应用及国产化情况,分析了1553B总线系统的发展前景和方向。

基于时间同步1553B协议的开关指令协同管理方法

为充分利用智能化卫星综合电子系统资源,确保故障工况下的业务连续性,在系统层面实现高可靠开关指令发送控制。在设备内冗余的基础上,建立综合电子系统内设备间冗余,有效提升了可靠性。该方法发送开关指令时,需实现多设备间同步。针对这一需要,文章提出了一种基于时间同步1553B协议的指令协同管理方法。在星载软件中进行分布式指令协同管理,将指令发送与指令执行排布在不同通信帧内。星内总线控制设备负责分发开关指令给指令执行设备,各指令执行设备基于帧同步信号实现指令同步发送。经地面试验和在轨飞行验证,该方法在正常工况和故障工况下,均能正常输出脉冲宽度满足指标要求的开关指令。目前已在多颗智能卫星上得到应用,可为后续航天器设计提供参考。

MIC总线与1553B总线综合分析比较

基于总线体系结构、通信协议、性能以及应用场合对 MIC 总线和1553B 总线进行了综合分析与比较。结果表明 MIC 总线结构简单、编程容易,但1553B 总线更能实现复杂的控制功能。在需要开关控制信号的固态功率器件或者数据采集等方面 MIC 比1553B 性价比高,但在其他方面或者功能复杂的系统中1553B 仍然具有 MIC 不可取代的绝对优势。

基于PCI局部总线的1553B总线接口卡设计

根据1553B数据总线协议及其接口技术要求,设计了一种基于PCI局部总线的1553B总线接口卡。系统使用PLX公司的PCI9052和DDC公司的1553B协议芯片BU-61580,通过FPGA芯片EP1C12B进行PCI协议和1553B协议的转换,使用DSP控制器TMS320F2812作为下位机的主控单元,并编制了接口卡驱动程序,实现了1553B总线和PCI总线的转换。

基于μC/OS-Ⅱ的1553B和ARINC429总线实时协议转换系统的设计

设计了1553B和ARINC429总线实时协议转换系统。系统硬件部分采用"MCU+FPGA+外围芯片"进行构建;软件部分是将嵌入式实时内核μC/OS-II移植到DSP控制器上从而构建一个低成本的通用嵌入式实时软件平台,基于此平台以C语言和汇编语言在DSP集成化软件开发环境CCS上加以实现。对协议转换系统进行了测试和联机验证,结果表明该系统完全符合设计要求。

基于时间同步的1553B总线通信协议设计

MIL-STD-1553B总线控制器(BC)端应用程序操作总线控制芯片,在传统卫星中,每次通信发起后处理器都需等待,直到本次通信结束,以解决通信冲突问题,严重制约了对1553B总线的带宽利用。文章在对传统星载数据总线系统分析基础上,开发了一种基于时间同步的1553B总线通信协议,后台进程根据时间同步信号,统一对总线应用进行规划和操作,在此基础上,进一步设计了BC到RT端和RT到BC端两个通信握手协议。最后,通过试验进行了验证,经过数据分析表明:这种协议设计解决了通信冲突,大幅度提高总线带宽利用率;同时由于通信握手协议与具体的通信数据内容无关,便于构件化实现,从而提升了卫星数管软件的通用化和可靠性。

战车火控半实物仿真平台1553B总线系统软件设计

采用1553B总线,构建了一个具有三个节点的总线系统,解决了战车半实物仿真平台中仿真控制中心、仿真控制与测试分系统和战技性能评估中心之间的实时通信问题．文章主要对1553B总线系统的组成、通信协议、通信软件设计作了详细说明,并给出了总线控制器的软件流程．

高性能光纤通道上实现1553B协议的研究

当前机动平台上广泛使用的1553B协议越来越不适应数据传输的需求增长,需要找到一个1553B协议在光纤通道上实现的方法,以获得光纤通道所具有的优势性能;1553B协议原设计实行在线缆上,因此就必须实现其到光纤通道的转换接口;1553B协议使用的是命令/响应模式,并以消息、字为传输单位,而光纤通道则是以交换、序列、帧为传输单位,对两者传输单位的映射和传输机制进行设计,完成1553B协议在光纤通道上的实现;最终通过测试验证了设计的正确性,经过转换的协议可以支持原有协议的功能,并且在性能上达到光纤通道提供的传输速率。

基于FPGA的1553B总线远程终端的设计与实现

为了降低1553B节点的成本和提高应用开发的灵活性,设计并实现一种基于现场可编辑逻辑器件(FPGA)的1553B总线的远程终端系统。首先根据1553B总线协议和远程终端在整个总线中的功能进行了模块的划分,然后用Verilog HDL硬件描述语言对各个功能模块进行了实现,并使用Modelsim-altera软件对各个模块的功能进行了仿真。最后通过quartus 13.0生成下载文件,下载至板卡上进行测试,结果显示1553B总线远程终端满足项目要求的各项性能指标。

基于1553B总线的IP网络设计与实现

为了提高MIL-STD-1553B总线的灵活性、可扩展性等,以个人计算机为硬件平台,在Linux操作系统2.6内核下对TCP/IP网络协议以及PCI网络设备驱动模型进行了研究,设计并实现了基于1553B协议的TCP/IP网络。1553B总线终端采用DDC公司的BU61580芯片,以PLX公司的PCI 9052为PCI总线接口芯片,设计并开发了具有PCI接口的1553B总线接口卡。采取开发网络设备驱动的方式在接口卡上实现了网络层数据包的传输和路由,使得基于TCP/IP协议的应用程序可以透明的运行于1553B接口卡上。