（电力电子与电力传动专业论文）arinc429总线数据收发装置研究.pdf

西北工业大学硕士学位论文 英文柄要 ab s t r a c t i n t h i s p a p e r , a n a r i n c 4 2 9 b u s c o m m u n i c a t i n g e q u i p m e n t i s d e s i g n e d f o r a v i o n i c s s y s t e m t e s t , c o m p u t e r i n t e r f a c e t e c h n o l o g y , i n t e l l i g e n t c o r r e c t i o n a n d a n t i - j a m m i n g t e c h n o l o g y a r e u s e d t o r e a l i z e t h e e q u i p m e n t . t h e h a r d w a r e d e s i g n a n d s o ft w a r e d e s i g n f o r s y s t e m a r e d i s c u s s e d i n d e t a i l . t h e r e a l i z a t i o n o f i n t e l l i g e n t c o r r e c t i o n i s b a s e d o n o d d o r e v e n i n h a r d w a r e a n d c r c i n s o f t w a r e . a n d a n t i j a m m i n g d e s i g n i s r e a l i z e d o n h a r d w a r e a n d s o f t w a r e . s e v e r a l e x p e r i m e n t s h a v e b e e n a n a l y z e d t o v e r i f y t h e a v a i l a b i l i t y o f t h e s y s t e m p r e s e n t e d i n t h i s p a p e r . f i n a l l y , t h e m a i n w o r k o f t h e p a p e r i s s u m m a r i z e d , a n d s u g g e s t i o n s a r e g i v e n f o r f u t u r e s t u d y . k e y w o r d s : ari nc4 2 9 bu sda t a c o mmu n i c a t i o n i n t e l l i g e n t c o r r e c t i o na n t i -j a m m i n g 西北 1 业大学硕士学位论文第一章 绪论 第一章 绪论 1 . 1引言 在现代飞机上，系统与系统之间，系统与部件之间需要传输大量信息。航 空数据总线的出现，为飞机内部系统之间的数据传输提供了有效保证。航空数 据总线作为航空电子系统的“ 骨架”和“ 神经” ， 对提高现代飞机整体性能起着 至 关 重 要 的 作 用 l 一2 。 数据总线技术在航空电子系统上的广泛应用，给地面的检测维护工作提出 了 一个新的课题:即利用a r i n c 4 2 9 总线， 实 现对各航空电 子设备的自 动测试z 1 因为按国际民航组织规定，在民航飞机的各种电子系统中，应用较为成熟的实 用的串行传输数据总线为a r 工 n c 4 2 9 ， 与其配套的机载计算机通用的标准工 / 0 接口 为 a r i n c 4 2 9 接口 ， 。 在总线数据传输过程中，如何确保发送和接收的总线数据的准确性是其关 键。智能纠错技术作为一种新型而有效的纠错方法，被广泛应用在现代数据通 信系统设计中。 本论文的研究内容是研制一种用于机载电子设备测试的 a r i n c 4 2 9总线数 据收发装置。该装置采用了计算机接口技术、智能纠错技术和抗干扰技术进行 设计， 借助p c 机实现对机载计算机的测试， 从而完成对机载计算机的工作状态 和故障类型的分析。 1 . 2研究意义 现代航空系统正日 趋复杂，系统中任一部件的失效都可能使系统性能降低 甚至造成重大事故。专家在分析事故原因时，认为有机载设备因素、人为因素 和环境因素等，其中 机载设备因素是引起飞行事故重要环节之一t9 - o 。这就要 求尽可能减少机载设备故障，降低由此带来的损失，由此引发了对航空测试设 备的研究。 西北 1 业大学硕士学位论文第一章 绪论 第一章 绪论 1 . 1引言 在现代飞机上，系统与系统之间，系统与部件之间需要传输大量信息。航 空数据总线的出现，为飞机内部系统之间的数据传输提供了有效保证。航空数 据总线作为航空电子系统的“ 骨架”和“ 神经” ， 对提高现代飞机整体性能起着 至 关 重 要 的 作 用 l 一2 。 数据总线技术在航空电子系统上的广泛应用，给地面的检测维护工作提出 了 一个新的课题:即利用a r i n c 4 2 9 总线， 实 现对各航空电 子设备的自 动测试z 1 因为按国际民航组织规定，在民航飞机的各种电子系统中，应用较为成熟的实 用的串行传输数据总线为a r 工 n c 4 2 9 ， 与其配套的机载计算机通用的标准工 / 0 接口 为 a r i n c 4 2 9 接口 ， 。 在总线数据传输过程中，如何确保发送和接收的总线数据的准确性是其关 键。智能纠错技术作为一种新型而有效的纠错方法，被广泛应用在现代数据通 信系统设计中。 本论文的研究内容是研制一种用于机载电子设备测试的 a r i n c 4 2 9总线数 据收发装置。该装置采用了计算机接口技术、智能纠错技术和抗干扰技术进行 设计， 借助p c 机实现对机载计算机的测试， 从而完成对机载计算机的工作状态 和故障类型的分析。 1 . 2研究意义 现代航空系统正日 趋复杂，系统中任一部件的失效都可能使系统性能降低 甚至造成重大事故。专家在分析事故原因时，认为有机载设备因素、人为因素 和环境因素等，其中 机载设备因素是引起飞行事故重要环节之一t9 - o 。这就要 求尽可能减少机载设备故障，降低由此带来的损失，由此引发了对航空测试设 备的研究。 西北丁业人学硕_j学位论文第一章 绪论 采用先进的测试设备不但可以缩短故障定位时间，还可提高故障诊断的准 确性，提高机载设备的维修效率。针对机载设备测试，目 前比较流行的方法是 研制基于标准数据总线的测试系统。采用这种手段，不但可以提高系统测试的 准确性，还可降低整个测试系统的复杂程度。 目前现代飞机中广泛采用的数据总线有: m i l - s t d - 1 5 5 3 b和 a r i n c 4 2 9 m 丁 l - s t d - 1 5 5 3 b是在 1 9 7 3 年公布的m i i - s 下 d - 1 5 5 3 基础上修订的，由美国汽车 工程师协会 ( s a e )在 1 9 7 8 年公布。由于m i l - s t d - 1 5 5 3 b总线具有运行的可检 测性，高的综合性能和较高的可靠性等优势而得到普遍承认，成为一种国际性 的航空航天总线标准。目前除了在军用飞机上使用外，也在航天飞机、军舰和 坦克等很多方面应用( 2 1 a r 工 n c 4 2 9 总线是目前先进的民航飞机中广泛应用的一种数据总线，山美国 航空无线电公司 ( a r 工 n c ) 于 1 9 7 7 年9 月发表并获得批准使用。 它的全称是“ 数 字式信息传输系统 ( d 工 t s )”。目前，波音公司的 b 7 3 7 / b 7 4 7 / b 7 5 7 / b 7 6 7 、贝 尔直升机、空中客车公司的a 3 1 0 / a 3 2 0 和a 3 3 0 / a 3 4 0 以 及麦道公司的m d - 1 1 都 广泛使用了a r 工 n c 4 2 9 数据总线 -z l a r i n c 4 2 9 总线的传输速率有两种， 低速用于一 般的低速电 子设备， 而高速 则 用于传输大容量的数 据或飞 行关 键信息 3 1 。 随 着a r i n c 4 2 9 标准总 线的 对外刀 放，直接从有关机载设备的数据总线获取测量参数，是一条最简捷有效的途径 1 p 。 从a r i n c 4 2 9 总线接收数据，就需要有一个装置来完成数据的 识别和解调， 总线数据收发装置就可用来完成这一功能。 本论文研究开发了一种a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置， 对内部应用a r i n c 4 2 9 总线的机载电子设备进行检测，通过对测试所得数据进行分析，确定机载电子 设备的工作状态、故障类型，以便对设备进行相关处理等。机载电子设备如机 载火控计算机、大气数据计算机及,贯性 导航系统等，其设计原理是利用计算机 技术、数字数据通信技术和局部网络技术，既要满足各个子系统功能的实时性 要求， 还要通过信息交联达到 各系统 信息 共享、 功能 综合的目 的 f i ll 。 在实 现各 个航空电 子系统的信息共享和功能综合中， 很多系统都应用到a 尺 工 n c 4 2 9 总线来 实现系统间的数据通信。在进行机载电子设备的检测、维护过程中，还需要通 西北t业大学硕士学位论文第一章 结论 过数据总线来实现机载电子设备工作状态、故障信息等相关数据的 传送。因此 研究用于机载电子设备测试的a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置具有重要的意义。 1 . 3国内外研究现状 目 前国外对于a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置的研究比较成熟，大多由 一些大 公司研制所有，这些产品主要采用的是其自 行研制的嵌入式处理器及其相应。 s 系统， 性能、 速度较传统测试系统都有大幅提高。 如美国d d c 公司生产的 d d - 4 2 9 x r p 5 - 3 0 0 型a r i n c 4 2 9 总线通信板和d y n a m i c e n g i n e e r i n g 公司生产的 工 p 4 2 9 系列a r i n c 4 2 9 总线接日 板等 1 6 - 1 7 1 。 此外， 如法国 a e r o s p a t i a l 公司 推出的 a t e s 5 0 0 0 ， 美国h o n e y w e l l 公司推出 s t s i 0 0 0 和a v t r o n 公司生产的u a t s k 8 2 5 b 等测 试系 统中 均具有 a r i n c 4 2 9 总 线 数据通 信功能 2 1 。 但对于只 是单独实 现 a r i n c 4 2 9 总线数据通信功能来说，这些功能齐全的产品又显得过于浪费，且这些产品价 格昂贵， 不适合向众多的中小公司推广使用。同时， 这些公司对外只提供产品， 而不提供技术，实行技术垄断，这也是我国迫切需要开发拥有自己知识产权的 a r i n c 4 2 9 总线数据通信系统的原因。 国内对a r i n c 4 2 9 总线数据通信的研究也较多，也开发研制出一些相应的系 统。早期开发的总线数据通信系统受技术条件限制，不能保证系统的可靠性， 且由于大量采用中规模器件使硬件电路复杂。 现在的系统大多操作复杂、经济 性差，并且现有系统大多为某种机载设备的专用测试设备，系统通用性不高， 使得有些机载设备缺少相关的测试系统，如对飞机防冰系统，就缺少相应的总 线通信系统。这些也是国内 对a r 工 n c 4 2 9 总线数据通信没有一种适于广泛推广的 产品的原因。 目 前国内 现有关于a r i n c 4 2 9 总线数据通信的产品中，在系统结构上主要有 两种形式，一是接曰 板结构，包括尸 c i 接口板、工 s a 接口 板以及及v x i 接口 和c p c i 接口等形式的板卡。二是独立功能设备结构，这种结构需要另外配置机箱和输 入/ 输出设备，如:显示器、键盘等，造成了系统体积较大，不适合对机载设备 测试的便携式检测要求。相比而言， 第一种结构的产品可以利用现有计算机， 在使用时将产品安装在机箱中，不但可以防止外界干扰，还可充分利用现有资 西北t业大学硕士学位论文第一章 结论 过数据总线来实现机载电子设备工作状态、故障信息等相关数据的 传送。因此 研究用于机载电子设备测试的a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置具有重要的意义。 1 . 3国内外研究现状 目 前国外对于a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置的研究比较成熟，大多由 一些大 公司研制所有，这些产品主要采用的是其自 行研制的嵌入式处理器及其相应。 s 系统， 性能、 速度较传统测试系统都有大幅提高。 如美国d d c 公司生产的 d d - 4 2 9 x r p 5 - 3 0 0 型a r i n c 4 2 9 总线通信板和d y n a m i c e n g i n e e r i n g 公司生产的 工 p 4 2 9 系列a r i n c 4 2 9 总线接日 板等 1 6 - 1 7 1 。 此外， 如法国 a e r o s p a t i a l 公司 推出的 a t e s 5 0 0 0 ， 美国h o n e y w e l l 公司推出 s t s i 0 0 0 和a v t r o n 公司生产的u a t s k 8 2 5 b 等测 试系 统中 均具有 a r i n c 4 2 9 总 线 数据通 信功能 2 1 。 但对于只 是单独实 现 a r i n c 4 2 9 总线数据通信功能来说，这些功能齐全的产品又显得过于浪费，且这些产品价 格昂贵， 不适合向众多的中小公司推广使用。同时， 这些公司对外只提供产品， 而不提供技术，实行技术垄断，这也是我国迫切需要开发拥有自己知识产权的 a r i n c 4 2 9 总线数据通信系统的原因。 国内对a r i n c 4 2 9 总线数据通信的研究也较多，也开发研制出一些相应的系 统。早期开发的总线数据通信系统受技术条件限制，不能保证系统的可靠性， 且由于大量采用中规模器件使硬件电路复杂。 现在的系统大多操作复杂、经济 性差，并且现有系统大多为某种机载设备的专用测试设备，系统通用性不高， 使得有些机载设备缺少相关的测试系统，如对飞机防冰系统，就缺少相应的总 线通信系统。这些也是国内 对a r 工 n c 4 2 9 总线数据通信没有一种适于广泛推广的 产品的原因。 目 前国内 现有关于a r i n c 4 2 9 总线数据通信的产品中，在系统结构上主要有 两种形式，一是接曰 板结构，包括尸 c i 接口板、工 s a 接口 板以及及v x i 接口 和c p c i 接口等形式的板卡。二是独立功能设备结构，这种结构需要另外配置机箱和输 入/ 输出设备，如:显示器、键盘等，造成了系统体积较大，不适合对机载设备 测试的便携式检测要求。相比而言， 第一种结构的产品可以利用现有计算机， 在使用时将产品安装在机箱中，不但可以防止外界干扰，还可充分利用现有资 西北工业人学硕 卜 学位论文第一章 绪论 源，不需另外配置其它设备。 对比各种接曰的产品可以发现，基于p c i 接口、v x i 接口及c p c i 接日的产品 大多结构较复杂， 开发周期长，同时造成产品成本增加; 而i s a 接口 产品设计相 对简单，且抗干扰能力强，在功能上完全满足机载设备的测试要求，因此目 前 对基于i s a 接口的a r i n c 4 2 9 数据通信产品需求还很大。 现有产品中对于a r i n c 4 2 9 电路形式各具独自 特点，有的使用工 n t e l 8 0 3 1 , z 8 0 作为接口处理器，也有直接将a r 工 n c 4 2 9 作为简单i / 0 口挂在内部总线。串行 转换部分有的使用3 2 位转换占用4 个口地址， 也有用8 位转换占一路工 / 0 口。 总线 驱动部分大同小异，一般采用双运放实现双极归零。在本文所设计的a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置中， 采用a r i n c 4 2 9 专用器件构成4 2 9 接口电路， 使系统具有高 速、低速接口，这样保证了系统数据传输的可靠性。 本系统设计成工 s a 接口板结构， 采用十六位单片机作为板级控制器。 这与国 内同类产品中广泛采用的八位处理器相比，本系统的数据处理能力有了一定的 提高。通过对复杂可编程逻辑器件c p l d 编程，实现系统逻辑控制的设计，简化 了系统硬件电路。 采用抗干扰技术和智能纠错技术来提高系统的数据通信性能。 系统按照标准八 r i n c 4 2 9 接口设计， 使本系统具有较高的通用性。 本文研究的a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置是指应用于对机载设备进行地面检 测的数据通信系统，是针对机载设备的地面检测中 a r i n c 4 2 9 总线数据通信这 1 关键技术进行研究的。系统能够接收机载计算机发出的a r i n c 4 2 9 总线数据， 可 以 准确地测试、判断接收数据的准确性; 可对机载设备模拟发送仿真信号， 通 过对机载设备发送模拟故障激励信号，获取设备的故障信息:亦可实现对接收 到的a r i n c 4 2 9 数据进行识别，从而准确判断机载计算机的工作状况。 a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置的研究与应用，为机载电子设备提供了有效的 测试手段，对机载电子设备的检测、维护具有较大的实用价值。 1 . 4论文的主要研究工作 本文研究了一种用于机载电子设备测试的a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置。论 文在研究了计算机接口、智能纠错和抗干扰等相关技术内容的基础上，对系统 西北工业人学硕 卜 学位论文第一章 绪论 源，不需另外配置其它设备。 对比各种接曰的产品可以发现，基于p c i 接口、v x i 接口及c p c i 接日的产品 大多结构较复杂， 开发周期长，同时造成产品成本增加; 而i s a 接口 产品设计相 对简单，且抗干扰能力强，在功能上完全满足机载设备的测试要求，因此目 前 对基于i s a 接口的a r i n c 4 2 9 数据通信产品需求还很大。 现有产品中对于a r i n c 4 2 9 电路形式各具独自 特点，有的使用工 n t e l 8 0 3 1 , z 8 0 作为接口处理器，也有直接将a r 工 n c 4 2 9 作为简单i / 0 口挂在内部总线。串行 转换部分有的使用3 2 位转换占用4 个口地址， 也有用8 位转换占一路工 / 0 口。 总线 驱动部分大同小异，一般采用双运放实现双极归零。在本文所设计的a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置中， 采用a r i n c 4 2 9 专用器件构成4 2 9 接口电路， 使系统具有高 速、低速接口，这样保证了系统数据传输的可靠性。 本系统设计成工 s a 接口板结构， 采用十六位单片机作为板级控制器。 这与国 内同类产品中广泛采用的八位处理器相比，本系统的数据处理能力有了一定的 提高。通过对复杂可编程逻辑器件c p l d 编程，实现系统逻辑控制的设计，简化 了系统硬件电路。 采用抗干扰技术和智能纠错技术来提高系统的数据通信性能。 系统按照标准八 r i n c 4 2 9 接口设计， 使本系统具有较高的通用性。 本文研究的a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置是指应用于对机载设备进行地面检 测的数据通信系统，是针对机载设备的地面检测中 a r i n c 4 2 9 总线数据通信这 1 关键技术进行研究的。系统能够接收机载计算机发出的a r i n c 4 2 9 总线数据， 可 以 准确地测试、判断接收数据的准确性; 可对机载设备模拟发送仿真信号， 通 过对机载设备发送模拟故障激励信号，获取设备的故障信息:亦可实现对接收 到的a r i n c 4 2 9 数据进行识别，从而准确判断机载计算机的工作状况。 a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置的研究与应用，为机载电子设备提供了有效的 测试手段，对机载电子设备的检测、维护具有较大的实用价值。 1 . 4论文的主要研究工作 本文研究了一种用于机载电子设备测试的a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置。论 文在研究了计算机接口、智能纠错和抗干扰等相关技术内容的基础上，对系统 西北j _ 业大学硕十学位论文第一帝 绪论 进行了软硬件设计和实现。论文的具体工作可以概括为以下几个方面: 1 .系统的总体设计 根据机载电子设备测试的实际工作要求， 进行了系统总体设计; 根据系 统设计要求， 对系统中的设备进行了选型; 结合设计中存在的问题提出 了相应的技术保证措施 2 .系统硬软件设计 系统结构如图1 - 1 所示， 系统硬件由 c p u , a r i n c 4 2 9 总线发送/ 接收模块、 扩展存储器模块、 控制逻辑模块和监控模块等功能部分组成。 在设计中 使用i s a 总线作为系统与p c 机之间的通讯接口，利用现有的p c 机资源， 实现p c 机与a r 工 n c 4 2 9 总线的通信。 在软件设计中， 采用模块化设计方法， 实现系统控制、 数据通讯、 数据 处理和工作状态显示等功能。 为保证通讯效率， 采用循环冗余校验c r c , 对其算法进行研究，并加以软件实现，使系统具有智能纠错功能。 图1 - 1 a r i n c 4 2 9 总线数据收发装置结构图 3 系统抗干扰设计 为增强系统可靠性， 根据系统的具体工作要求， 采用电源监控、 软件看 门狗、 指令冗余及软件陷阱等抗干扰措施， 并分别从软硬件上加以实 现。 4 .系统调试与分析 对系统进行了软硬件调试并对结果做了分析， 验证了本文所设计系统的 有效性。 西北 _ 业大学硕士学位论文第_章 理论基础 第二章 理论基础 在 a r i n c 4 2 9总线数据收发装置的设计中，涉及到 a r i n c 4 2 9总线标准、差 错控制等内容，本章主要对论文所涉及的基础知识作以介绍。 2 . 1 a r i n c 4 2 9 总线标准 为了使航空电子设备的技术指标、电气性能、外形和插接件等规范统一， 由美国各航空电子设备制造商、定期航班的航空公司、一 忆 机制造商以及其它一 些国家的航空公司联合成立了 一个航空无线电公司 ( 简称a r 工 n c ) 。由这个公司 制订的一系列统一的工业标准和规范，称为a r i n c 规范。 a r 工 n c 4 2 9 数字信息传输规范 ( d i t s ) 3 3 是为航空电子设备之间传输数字数 据信息制订的航空运输工业标准。 2 . 1 . 1 a r i n c 4 2 9 总线数据传输及双极归零码 数字信息传输规范阐述了通过一对双绞屏蔽线 ( 数字数据总线)从一个端 口向其它系统或设备以串 行方式传输数字数据信息的方法。系统规定，在一对 传输线上，不允许双向传输数据信息。所传输的数据或者是采用二进制表示法 ( b n r )编码的，或者是采用二一 十进制 ( b c d 一 二进制编码的十进制)表示法编 码的，而且，字母和数字数据是根据 i s o - a- 字母编码发送的。这种由源系统提 供的数据具有很高的速率，所以能保证数据更新值的微小变化。 传输是按 “ 开 环”( 数据单方向流动)方式进行的。奇偶校验位 ( 第 3 2位)作为每个数据字 的一部分来发送，以便数据接收端进行简单的勘误和数据合理性检验，这样可 防止显示错误的或可疑的数据字。 a r 工 n c 4 2 9 数据传输是以电脉冲形式发送的，1 个电 脉冲就是 1 位。在连续 传输时，它们之间的间隔至少有 吐 个比 特时间 ( 零电压)来区分。正常传输电 压在 1 0 土i v 范围内，并有正、负电压之分。这种工作万式被称作双极归零制模 式， 也就是指发送出去的脉冲串有三个电平，即高电平 ( + i o v ) 、中电平 ( o v ) , 西北 _ 业大学硕士学位论文第_章 理论基础 第二章 理论基础 在 a r i n c 4 2 9总线数据收发装置的设计中，涉及到 a r i n c 4 2 9总线标准、差 错控制等内容，本章主要对论文所涉及的基础知识作以介绍。 2 . 1 a r i n c 4 2 9 总线标准 为了使航空电子设备的技术指标、电气性能、外形和插接件等规范统一， 由美国各航空电子设备制造商、定期航班的航空公司、一 忆 机制造商以及其它一 些国家的航空公司联合成立了 一个航空无线电公司 ( 简称a r 工 n c ) 。由这个公司 制订的一系列统一的工业标准和规范，称为a r i n c 规范。 a r 工 n c 4 2 9 数字信息传输规范 ( d i t s ) 3 3 是为航空电子设备之间传输数字数 据信息制订的航空运输工业标准。 2 . 1 . 1 a r i n c 4 2 9 总线数据传输及双极归零码 数字信息传输规范阐述了通过一对双绞屏蔽线 ( 数字数据总线)从一个端 口向其它系统或设备以串 行方式传输数字数据信息的方法。系统规定，在一对 传输线上，不允许双向传输数据信息。所传输的数据或者是采用二进制表示法 ( b n r )编码的，或者是采用二一 十进制 ( b c d 一 二进制编码的十进制)表示法编 码的，而且，字母和数字数据是根据 i s o - a- 字母编码发送的。这种由源系统提 供的数据具有很高的速率，所以能保证数据更新值的微小变化。 传输是按 “ 开 环”( 数据单方向流动)方式进行的。奇偶校验位 ( 第 3 2位)作为每个数据字 的一部分来发送，以便数据接收端进行简单的勘误和数据合理性检验，这样可 防止显示错误的或可疑的数据字。 a r 工 n c 4 2 9 数据传输是以电脉冲形式发送的，1 个电 脉冲就是 1 位。在连续 传输时，它们之间的间隔至少有 吐 个比 特时间 ( 零电压)来区分。正常传输电 压在 1 0 土i v 范围内，并有正、负电压之分。这种工作万式被称作双极归零制模 式， 也就是指发送出去的脉冲串有三个电平，即高电平 ( + i o v ) 、中电平 ( o v ) , 西北工业大学硕士学位论文第_章 理论基础 低电平 ( - l o v ) a高电平为 逻辑 工 ，低电平为逻辑0 ，中电平为发送自 身时钟脉 冲，如图2 - 1 所示。 一 个数据字传输1 个参数( 如速度、 温度等) 。 两个数据字之间有4 位间隔， 这个间隔也作为字同步用，跟在这一间隔后面发送的第一位，就表示另一个新 的数据字的开始。 一钧 一一曰 高 ( 十 0 伏 ) !洲 一一 刁| 下 卜 ，( 0 伏 ) 低 ( 一1 0 伙) 位数 位 仇 - 卜- 卜一一一卜- . 3 21:11z，a:4 。 1一 一41 0 逻进值 ) 4 位字i 1 1 , ! 图2 - 1 a r i n c 4 2 9 数字信息传输格式 a r i n c 4 2 9 的传输协议十分简单，是点对点的传输协议。在一对电缆线上只 能作一个收发器，收发器总是传送3 2 位的数据字或者空状态。 2 . 1 . 2 a r i n c 4 2 9 传输字格式及数据类型 a r i n c 4 2 9 数据字有 3 2 位，分为 5 段，典型使用如图2 - 2 所示。 3 2 p a r i t y 3 1 3 0 s s m 2 9 1 1 d a t a m s b l s b 1 0 9 s d i 8 1 l a b e l 奇偶校验位符号状态位数据区源/ 目的识别位标志位 图2 - 2 a r i n c 4 2 9 传输字格式 标志位( l a b e l ) ，第1 -8 位。用于标识传输的参数; 源/ 目 的识别位 ( s d i ) ，第 9- 1 0位。当需要将一些专用字传输到一个 多系统的特定系统时，就可以用s d i 来识别字的目 的地。s d i 也可以根 据字内容来判明一个多系统的源系统; 数据区 ( d a t a ) ，第1 1 -2 9 位。将数据进行编码，以 便于传输; 符号状态位 ( s s m ) ，第 2 9 - 3 1 位，用于标识数据字的特征，如方向、 符号等。s s m 也可表明数据发生器硬件的状态，是无效数据还是试验数 西北工业大学硕士学位论文第_章 理论基础 低电平 ( - l o v ) a高电平为 逻辑 工 ，低电平为逻辑0 ，中电平为发送自 身时钟脉 冲，如图2 - 1 所示。 一 个数据字传输1 个参数( 如速度、 温度等) 。 两个数据字之间有4 位间隔， 这个间隔也作为字同步用，跟在这一间隔后面发送的第一位，就表示另一个新 的数据字的开始。 一钧 一一曰 高 ( 十 0 伏 ) !洲 一一 刁| 下 卜 ，( 0 伏 ) 低 ( 一1 0 伙) 位数 位 仇 - 卜- 卜一一一卜- . 3 21:11z，a:4 。 1一 一41 0 逻进值 ) 4 位字i 1 1 , ! 图2 - 1 a r i n c 4 2 9 数字信息传输格式 a r i n c 4 2 9 的传输协议十分简单，是点对点的传输协议。在一对电缆线上只 能作一个收发器，收发器总是传送3 2 位的数据字或者空状态。 2 . 1 . 2 a r i n c 4 2 9 传输字格式及数据类型 a r i n c 4 2 9 数据字有 3 2 位，分为 5 段，典型使用如图2 - 2 所示。 3 2 p a r i t y 3 1 3 0 s s m 2 9 1 1 d a t a m s b l s b 1 0 9 s d i 8 1 l a b e l 奇偶校验位符号状态位数据区源/ 目的识别位标志位 图2 - 2 a r i n c 4 2 9 传输字格式 标志位( l a b e l ) ，第1 -8 位。用于标识传输的参数; 源/ 目 的识别位 ( s d i ) ，第 9- 1 0位。当需要将一些专用字传输到一个 多系统的特定系统时，就可以用s d i 来识别字的目 的地。s d i 也可以根 据字内容来判明一个多系统的源系统; 数据区 ( d a t a ) ，第1 1 -2 9 位。将数据进行编码，以 便于传输; 符号状态位 ( s s m ) ，第 2 9 - 3 1 位，用于标识数据字的特征，如方向、 符号等。s s m 也可表明数据发生器硬件的状态，是无效数据还是试验数 西北工业大学硕士学位论文 第二章 理论茶础 据: 奇偶校验位 ( p a r i t y ) ， 第3 2 位。 a r i n c 4 2 9 数字信息系统有奇偶校验位 逻辑，提供奇校验或偶校验。 a r i n c 4 2 9 数据字的发送顺序为:标志位、源/ 目 标标识位 状态位和奇偶校验位。其中标志位与正常发送顺序刚好相反 送低位，即发送位 8 、了 、6 , 5 , 4 , 3 , 2 , 1 o 数据区、符号/ 先发送高位再发 a r i n c 4 2 9 数据字有5 种数据类型，即: 按2 的补码小数记法表示的二进制 b n r )数据。 按国际通用标准5 号字母表的数字子集表示的二一十进制( b c d ) 数据。 离散数据数据字的未用位可用来表示离散量， 其位分配规则是: 首先 给定第 1 1 位，接着按升序给定第 1 2 位等，直到数据字段为止。用一个字来表 示离散字，它可分为两种，即通用离散字和专用离散字。 1 )通用离散字它占有 7 个标号2 7 0 x x -2 7 6 x x , ( x x ，为设备代码) ， 这些标号按升序使用，即从2 7 0 x x 开始用，直到2 了 6 x x 为止。 2 )专用离散字对使用离散字较多的源系统， 除采用通用离散字外， 还可采用专用离散字。 维护数据它占有 5 个标号 ( 3 5 0 x x -3 5 4 x x ) ，该标号的使用和通用离 散字相同， 也按升序使用， 即只传输一个维护字时， 就用标号3 5 0 x x ，当传输超 过一个维护字时，首先用3 5 0 x x ，再按升序使用，直到维护信息结束为止。 注:通用维护字内可包含离散数据、b c d 或 b n r 数据，但不包含国际通用 标准 5 号字母表信息。 a i m 数据 在a i m 数据的三种应用中都可以传输多于2 1 位的数据包， 源 系统把要传输的信息分成几组， 包含初始字、 控制字 ( 任选字) 、 中间字 ( 任选 字) 、结束字等，每个字仍由3 2 位组成。 2 . 1 . 3 a r i n 0 4 2 9 总线特点 a r 工 n c 4 2 9 的发送速度有两种:一种为高速的 1 0 0 k b / s :一种为低速的1 2 - 1 4 . 5 k b / s , 西北工业大学硕士学位论文 第二章 理论茶础 据: 奇偶校验位 ( p a r i t y ) ， 第3 2 位。 a r i n c 4 2 9 数字信息系统有奇偶校验位 逻辑，提供奇校验或偶校验。 a r i n c 4 2 9 数据字的发送顺序为:标志位、源/ 目 标标识位 状态位和奇偶校验位。其中标志位与正常发送顺序刚好相反 送低位，即发送位 8 、了 、6 , 5 , 4 , 3 , 2 , 1 o 数据区、符号/ 先发送高位再发 a r i n c 4 2 9 数据字有5 种数据类型，即: 按2 的补码小数记法表示的二进制 b n r )数据。 按国际通用标准5 号字母表的数字子集表示的二一十进制( b c d ) 数据。 离散数据数据字的未用位可用来表示离散量， 其位分配规则是: 首先 给定第 1 1 位，接着按升序给定第 1 2 位等，直到数据字段为止。用一个字来表 示离散字，它可分为两种，即通用离散字和专用离散字。 1 )通用离散字它占有 7 个标号2 7 0 x x -2 7 6 x x , ( x x ，为设备代码) ， 这些标号按升序使用，即从2 7 0 x x 开始用，直到2 了 6 x x 为止。 2 )专用离散字对使用离散字较多的源系统， 除采用通用离散字外， 还可采用专用离散字。 维护数据它占有 5 个标号 ( 3 5 0 x x -3 5 4 x x ) ，该标号的使用和通用离 散字相同， 也按升序使用， 即只传输一个维护字时， 就用标号3 5 0 x x ，当传输超 过一个维护字时，首先用3 5 0 x x ，再按升序使用，直到维护信息结束为止。 注:通用维护字内可包含离散数据、b c d 或 b n r 数据，但不包含国际通用 标准 5 号字母表信息。 a i m 数据 在a i m 数据的三种应用中都可以传输多于2 1 位的数据包， 源 系统把要传输的信息分成几组， 包含初始字、 控制字 ( 任选字) 、 中间字 ( 任选 字) 、结束字等，每个字仍由3 2 位组成。 2 . 1 . 3 a r i n 0 4 2 9 总线特点 a r 工 n c 4 2 9 的发送速度有两种:一种为高速的 1 0 0 k b / s :一种为低速的1 2 - 1 4 . 5 k b / s , 西北工业大学硕士学位论文第二章 理论基4 出 a r i n c 4 2 9 总线为单向传输总线，即指总线上只允许有一个发送器， 但可以 有多个接收器，最多允许有2 0 个接收器。信息只能从通信设备的发送端输出， 经传输总线传至与它相连的需要该信息的其它设备的接收端。在需要两个通信 设备间双向传输时，则在每个方向各用一根独立的传输总线。 a r i n c 4 2 9 总线传输电缆采用双绞屏蔽线，传输介质固有的完整性保证几乎 没有信息漏失，电缆线的两端和所有断开点都应该屏蔽接地。 接收器可接收的电压范围为: 高电平 + 6 -+ 1 3 v ; 零点平 + 0 . 5 - 0 . 5 v ; 低 电平 一 6 . 5 一一 曰v . 发送器输出阻抗为7 5 15 0， 在两导线间均分， 使输出阻抗平衡， 发送器的 “ 高” 、 “ 零”和 “ 低”输出状态和这些电平m的瞬变过程间均有输出阻抗。接 收器输入电阻大于1 2 k 0， 差动输入电 容和对地电容都应小于5 0 p f o 用于a r i n c 4 2 9 总线的接口芯片有h s - 3 1 8 2 ( h i - 3 1 8 2 ) , h s - 3 2 8 2 ( 1 1 1 - 3 2 8 2 ) a 其中h s - 3 1 8 2 等为总线驱动芯片;h s - 3 2 8 2 等为总线收/ 发协议芯片。 2 , 2差错控制 在数据通信中，要求数据在传输时具有高的可靠性 ( 即低误码率) 。 然而在 实际中，由于信道的非理想性和噪声的影响，总会造成误码。差错控制技术就 是为了降低系统误码率而采取的一种编码措施。 差错控制是指对数据传输系统中，由于各种因素引起的数据差错 ( 错误) 进行控制。差错控制的核心是差错控制编码，其基本思想是，在发送端对要传 输的数据信号按照一定规则，附加一些码元，这些码元与原信息码元之间是以 某种确定的规则约束在一起。在收端通过检查这些码元与原信息码元之间的关 系， 就可以发现错误和纠正错误。 这些为了 纠检错而在信息码元后增加的码元， 称为监督码元。差错控制编码，也称抗干扰编码、纠错编码、信道编码等。 2 . 2 . 1检错和纠错的基本原理 把一个码组集合中任意两码字之间对应位上码元取指不同的位数定义为码 间距离 ( 又称为汉明码) ，用d 表示。即 西北工业大学硕士学位论文第二章 理论基4 出 a r i n c 4 2 9 总线为单向传输总线，即指总线上只允许有一个发送器， 但可以 有多个接收器，最多允许有2 0 个接收器。信息只能从通信设备的发送端输出， 经传输总线传至与它相连的需要该信息的其它设备的接收端。在需要两个通信 设备间双向传输时，则在每个方向各用一根独立的传输总线。 a r i n c 4 2 9 总线传输电缆采用双绞屏蔽线，传输介质固有的完整性保证几乎 没有信息漏失，电缆线的两端和所有断开点都应该屏蔽接地。 接收器可接收的电压范围为: 高电平 + 6 -+ 1 3 v ; 零点平 + 0 . 5 - 0 . 5 v ; 低 电平 一 6 . 5 一一 曰v . 发送器输出阻抗为7 5 15 0， 在两导线间均分， 使输出阻抗平衡， 发送器的 “ 高” 、 “ 零”和 “ 低”输出状态和这些电平m的瞬变过程间均有输出阻抗。接 收器输入电阻大于1 2 k 0， 差动输入电 容和对地电容都应小于5 0 p f o 用于a r i n c 4 2 9 总线的接口芯片有h s - 3 1 8 2 ( h i - 3 1 8 2 ) , h s - 3 2 8 2 ( 1 1 1 - 3 2 8 2 ) a 其中h s - 3 1 8 2 等为总线驱动芯片;h s - 3 2 8 2 等为总线收/ 发协议芯片。 2 , 2差错控制 在数据通信中，要求数据在传输时具有高的可靠性 ( 即低误码率) 。 然而在 实际中，由于信道的非理想性和噪声的影响，总会造成误码。差错控制技术就 是为了降低系统误码率而采取的一种编码措施。 差错控制是指对数据传输系统中，由于各种因素引起的数据差错 ( 错误) 进行控制。差错控制的核心是差错控制编码，其基本思想是，在发送端对要传 输的数据信号按照一定规则，附加一些码元，这些码元与原信息码元之间是以 某种确定的规则约束在一起。在收端通过检查这些码元与原信息码元之间的关 系， 就可以发现错误和纠正错误。 这些为了 纠检错而在信息码元后增加的码元， 称为监督码元。差错控制编码，也称抗干扰编码、纠错编码、信道编码等。 2 . 2 . 1检错和纠错的基本原理 把一个码组集合中任意两码字之间对应位上码元取指不同的位数定义为码 间距离 ( 又称为汉明码) ，用d 表示。即 西北工业大学硕士学位论文第二章 理论基4 出 a r i n c 4 2 9 总线为单向传输总线，即指总线上只允许有一个发送器， 但可以 有多个接收器，最多允许有2 0 个接收器。信息只能从通信设备的发送端输出， 经传输总线传至与它相连的需要该信息的其它设备的接收端。在需要两个通信 设备间双向传输时，则在每个方向各用一根独立的传输总线。 a r i n c 4 2 9 总线传输电缆采用双绞屏蔽线，传输介质固有的完整性保证几乎 没有信息漏失，电缆线的两端和所有断开点都应该屏蔽接地。 接收器可接收的电压范围为: 高电平 + 6 -+ 1 3 v ; 零点平 + 0 . 5 - 0 . 5 v ; 低 电平 一 6 . 5 一一 曰v . 发送器输出阻抗为7 5 15 0， 在两导线间均分， 使输出阻抗平衡， 发送器的 “ 高” 、 “ 零”和 “ 低”输出状态和这些电平m的瞬变过程间均有输出阻抗。接 收器输入电阻大于1 2 k 0， 差动输入电 容和对地电容都应小于5 0 p f o 用于a r i n c 4 2 9 总线的接口芯片有h s - 3 1 8 2 ( h i - 3 1 8 2 ) , h s - 3 2 8 2 ( 1 1 1 - 3 2 8 2 ) a 其中h s - 3 1 8 2 等为总线驱动芯片;h s - 3 2 8 2 等为总线收/ 发协议芯片。 2 , 2差错控制 在数据通信中，要求数据在传输时具有高的可靠性 ( 即低误码率) 。 然而在 实际中，由于信道的非理想性和噪声的影响，总会造成误码。差