原创 1553总线简介

一、1553总线简介

1553总线是美国军方于1973年为军用飞机内部互连制定的总线标准。它最早用于F-16战斗机上，后来在F-18、F-20战斗机上也广泛使用。目前，1553总线已经在军航天、航空等领域得到广泛的应用。

1553总线标准推出以来经过几次修改。1975年推出MIL-STD-1553A标准，1978年推出MIL-STD-1553B标准，1553B相对于1553A来说主要是在协议上对一些用户可以自定义的选项做了定义。

二、1553总线的技术特点

1553总线使用1对差分线作为传输介质，差分线阻抗控制在70～85Ω。总线的传输速率是1Mbps，采用曼彻斯特编码把时钟和数据信息同时传输。1553总线上的设备会有1个BC(Bus controller)和多个RT(Remote Terminal)。BC通常是控制计算机，而RT可能是总线上的各种外设，比如飞机上的GPS、高度计、燃油传感器等设备都可能是一个RT。为了避免总线上的设备故障或短路造成整个总线的故障，1553总线上的设备大都通过变压器挂在总线上，也支持直接耦合的方式。

1553总线采用半双工、时分复用方式通信，设备间使用消息包传输数据。每个消息包由1个或多个20bit的消息字组成，消息字的类型有命令字、数据字和状态字。消息字共20bit长度，其内部结构如下：每个消息字的前面有3us长度的同步字（1.5us低电平后跟1.5us高电平代表后面的是数据字，1.5us高电平后跟1.5us低电平代表后面的是命令或状态字），相当于3个bit；然后是16bit的消息；16bit消息字的最后会有1bit的校验bit。

1553总线用于军用系统的一个优势在于其总线时延是有保证的。1553总线上的消息字是连续传输的，每个20bit的消息字之间会有4us的间隔时间。当总线上的对端设备收到消息后应该在4～12us间做出回应，如果在14us内还没有做出回应，发送方就认为其没有收到该消息并启动相应的错误处理机制。

1553总线还有一个优势是其通信机制的可靠性。

以BC向RT传输一段数据为例，其通信过程如下：BC发命令字给特定地址的RT →BC传输数据给特定地址的RT →相应的RT回应状态字给BC。

以RT向BC传输一段数据为例，其通信过程如下：BC发命令字给特定地址的RT →相应的RT回应状态字给BC→相应的RT发送数据字给BC。

我们可以看到所有关键的通信过程都需要有对端的确认回复信息，这是保证1553总线可靠性的一个关键因素。

1553总线上的所有通信都是在BC的控制下进行的。为了进一步增加可靠性，通常配置成双总线的方式，两条总线互为备份，一旦一条总线或BC出了问题，另一条总线或BC可以很快接管系统的控制。1553总线上还可以有BM(Bus Monitor)设备，BM可以对总线的运行情况进行监控和记录，也可以配合BC在总线故障时进行主备切换。

1553总线的拓扑结构比较复杂，BC至RT、RT至BC、RT至RT间都有互相的数据传输。对于设计、测试人员来说要保证相互之间传输的信号都满足电气质量和协议规范的要求。比如总线上一个BC和2个RT之间相互通信时，需要保证：1、BC发送到总线上的信号满足发送信号的质量要求；2、BC发送的信号分别到达RT1、RT2时都满足其接收信号质量的要求；3、RT1发送到总线上的信号满足发送信号的质量要求；4、RT1发送的信号分别到达BC、RT2时都满足其信号的质量要求；5、RT2发送到总线上的信号满足发送信号的质量要求；6、RT2发送的信号分别到达BC、RT1时都满足其信号的质量要求。以下是1553总线对于收、发信号的具体要求。

三、1553总线的未来

1553总线是三十多年前针对当时的应用提出来的，虽然目前应用非常普遍，但越来越难以满足现代军用飞行器的要求。比如现代军用飞机普遍使用相控阵雷达，有大量数据需要及时传输和存储，1553总线1Mbps的总线速率远远不能满足其性能要求，必须采用新的总线。从目前的情况看，军用飞行器的下一代总线将会是Fiber Channel总线。Fiber Channel总线的传输速率可达400Mbps或更高，可以采用光纤介质或电介质传输，其可靠性、总线时延等参数和1553相当。Fibre Channel最早是在民用上用于高性能存储的，在军事上的应用最早是在美国F-18战机上，用于记录雷达测量的数据，目前已成为F-22、F-35战机内部高速数据传输网络的标准配备。因此，在未来的十几年里，Fiber Channel很可能将逐渐替代1553成为军用飞行器内部互连总线的主流，而1553总线经过几十年的辉煌后也将完成其使命，逐渐退出历史舞台。