近年来，计算机技术、通信技术和集成电路技术的发展催生了总线技术的迅猛发展。数据传输是总线网络的重要组成部分，也是数据通讯网络和计算机网络的基础。采用数据总线传输方案组建的测控网络很好地解决了传统的测控系统过于复杂、可靠性低、过于笨重等种种不足和缺点。各种总线标准也在这一时期得到了很快的发展，其中1553B(MIL-STD-1553B)数据总线标准是20世纪70年代由美国公布的一种串行多路数据总线标准。它最初是为飞机提出的内部电子系统连网标准，后来由于其可靠性高、传输率较高、技术成熟、易于扩展等优点而得到广泛应用，尤其在航空、航天测控网络中更加受到关注。 一、1553B总线简介 1553B总线为多冗余度总线型拓扑结构，具有双向传输特性，其传输速度为1M/秒比特，传输方式为半双工方式，采用曼彻斯特I型码。这种编码方式是因为适用于变压器耦合，1553B标准规定了两种耦合方式，一种为直接耦合短接方式，另一种为变压器耦合短接方式。 由于直接耦合不利于终端故障隔离，会因为一个终端故障而造成整个总线网络的完全瘫痪，所以其协议中明确指出不推荐使用直接耦合方式。1553B总线采用指令/响应型通信协议，它有三种终端类型：总线控制器（BC）、远程终端（RT）和总线监视器（MT）。一般情况下，这三部分通过一个多路总线接口（MBI）来完成，可把MBI嵌入计算机内。该总线有10种消息格式，每个消息至少有两个字，最多包含32个字，每个字有16个信息位，3个位长的同步头和一个奇偶校验位。 由于1553B总线在减小电子设备的体积、重量、复杂性以及电子系统综合费用诸方面的优点，已成为机动平台电子系统的主要工作支柱。它具有不同于一般计算机网络的鲜明特点： 1．1553B总线是一种广播式分布处理的计算机网络，网络上可挂接32个终端，所有的终端共享一条消息通路，任一时刻网络中只有一个终端在发送消息，传送中的消息可以被所有终端接收，实际接收的终端通过地址来识别。网络结构简单，终端的扩展十分方便，任一终端（除总线控制器外）的故障都不会造成整个网络的故咸总线控制器则可以通过备份来提高可靠性。但网络对总线本身的故障比较敏感，因此通常采用双冗余度总线。 2．强调了整个系统的实时性，即传输一个固定不变的消息所需的时间要短。 3．1553B总线按指令/响应的方式异步操作，即总线上所有消息传输都由总线控制器发出的指令来控制。这种方式非常适合集中控制的分布式处理系统。 4．为保证数据传输的完整性，在兼顾实时性的条件下，采用了合理的差错控制措施，即反馈重传纠错（ARQ）方法。 5．1553B通信协议中反映了支持电子系统中同步/异步通信的特性。 6．除了完成1553B总线电子综合系统间的数据通信的任务，而且还具有调查故障情况以及进行容错管理的功能。 二、1553B协议 数据传输通信协议是指对数据传输的约定，包括定时、控制、格式化和数据表示方法等等。1553B总线采用指令/响应型通信协议，它有三种终端类型： 1．总线控制器（BC）。它是在总线上惟一被安排为执行建立和启动数据传输任务的终端。 2．远程终端（RT）。它是用户子系统到数据总线上的接口，它在BC的控制下提取或吸收数据。 3．总线监视器（MT）。它是监控总线上的信息传输，以完成对总线上的数据源进行纪录和分析，但它本身不参与总线通信。 （一）1553B字格式 1553B总线传输的字格式如图1所示。 图1 1．指令字 指令字由总线控制器（BC）发出，共包含20位的长度，前3位是同步头，最后一位是奇偶校验位，有效信息为16位，有效信息位中，前5位为RT的地址场，该场指出了被寻址的终端地址。有1位是发送/接受（T/R）位，当此位为“1”时，命令被寻址的终端发送消息，为“0”时，则命令被寻址的终端接受消息。另外5位为子地址/方式代码场，一般情况下，按指示向被寻址终端某一个分地址进行通信，当这5位全为“0”或全为“1”时定义为方式代码场。有效信息中的最后5位为计数/方式码场，通常情况下，它定义了与该指令相关的数据字数，但在前5位为方式场时，它就成了方式控制码。 2．数据字 它有20位长，其中16位有效信息是总线上传输的数据信息。 3．状态字 它仅仅对指令字相应，被寻址的远程终端发出，并包括5位本RT地址场和8位指示了通信状态和本RT及子系统状态的信息位。 上述三种字均为20位，码速率为1Mbps。前三位都是同步头，虽然指令字和状态字都是先正后负，但由于它们分别由BC和RT判断，因此是可以区别的。但如果总线监视器MT要对其加以区别时，这就增加了一个要求，即指令中的分地址中的最高位置为0，而状态字中的测试手段位置为1，这就使通信寻址由原来的5位32个分地址降为4位16个分地址。 （二）1553B消息格式 在1553B总线协议中，共定义了10种消息格式。如图2所示。 图2 前六种都是在总线控制器的直接控制下才能执行，并且这六种格式都要求被访问的远程终端做出特定、惟一的响应。后四种是广播式，广播式允许总线控制器或某一个远程终端将消息发送至所有其他终端，而不需要确认接受终端的状态。这种传输效率很高，但是由于消息发送端对各接收端的消息接受状态无法确认，因此很难保证传输的可靠性，所以必须慎重使用广播消息格式。对基本传输格式说明如下： 1．BC-RT传输在此情况下，总线控制器发出一个指令字到它要寻址的远程终端，指令字中RT场指明被寻址的终端地址。T/ R为0时表示被寻址的终端接受数据，分地址场表明终端接受传输数据的存储空间地址，字计数场表示此命令要求该终端的数据字字数。在此消息得到RT确认后，终端将响应一个状态字供BC判断此次传输是否成功，这样就完成了一次BC-RT传输。 2．RT-BC传输在这种情况下总线控制器发出一个指令字到它寻址的终端，指示该终端发送一个由指令字中的字计数场定义的1～32个数据字。在指令字得到确认后，RT将返回状态字，并跟随相应数目的数据字，总线控制器将确认返回的消息，完成了RT-BC的传输。 3．RT-RT传输在这种情况下，总线控制器将发送两个指令字，第一个指令字是对接收消息的终端寻址，第二个指令字寻址发送消息的终端。两个指令字包含同样的计数场。在指令字得到验证后，发送RT将发送状态字并紧随相应数目的数据字。在消息得到接收终端确认后，接收端也要发回一个状态字，这样便完成了RT-RT传输。 （三）1553B方式指令 1553B方式指令专门用于BC通信或终端（或子系统）错误故障的监控，诊断和控制管理。当总线控制器发出的指令字中的分地址全为0或全为1时，此指令即是方式指令，而具体是哪一种方式命令，则由数据字字数场中的5位码具体表示，方式指令的方式代码主要有以下一些：动态总线控制（00000）；同步（00001）；发送上一状态字（00010）；启动自测试（00011）；发送器关闭（00100）；取消发送器关闭（00101）；禁止终端标志位（00110）；取消禁止远程标志位（00111）；复位远程终端（01000）；发送矢量字（10000）；不带数据字的同步（10001）；带数据字的同步（10010）；发送字检测字（10011）；选定的发送器关闭（10100）；取消选定的发送器关闭（10101）。 三、1553B总线系统的实现 1553B总线系统构成的关键是1553B总线接口协议芯片。随着电子技术的不断发展，世界上许多集成电路厂家和公司，不断开发和生产集成度很高、通用性很强的1553B总线接口协议芯片，所以组成1553B总线系统的方法很多。下面仅讨论一种由美国数据设备公司（DDC）生产的BU-61580接口协议芯片构成1553B总线系统的方法。 （一）BU-61580芯片 BU-61580芯片是DDC公司生产的、用于实现微处理器到1553B总线信号转换的接口协议芯片。此芯片有如下几个特点：全集成化的1553B总线标准的接口终端；小型陶瓷封装、双引直插式组件；BC/RT/MT一体化设计；灵活的存储器/处理器接口；先进的BC特性；先进的RT特性；电磁兼容性满足军标；单电源：+5V。其内部结构框图如图3所示。 图3 BU-61580芯片具有较强的智能性，一般情况下不需要增加微处理器来协助工作即可完成总线通讯任务。在进行总线通讯时，微处理器只需要初始化其内部共享RAM中的相关数据结构和需要发送的数据信息，对其部的寄存器进行适当的编程，它就可以自动地完成1553B总线的消息传任务，在进行总线的传输过程中，BU-61580自动地按照一定的顺序访问内部共享的RAM区，而不影响微处理器的工作。一个消息完成后能够记录该消息传输完成的状态，并可以在微处理器的控制下，对使能的中断产生中断信号向微处理器报告相应的状态信息。 （二）1553B总线系统典型结构 在实际的测量与控制系统中，终端与总线的接口主要实现通讯功能，其内部电路主要包括BU-6158芯片、缓冲器、时钟电路和接口控制电路。其原理框图不再给出。网络的拓扑结构采用总线式，连接方式采用屏蔽双绞线、双冗余总线连接，由1553B组成的分布式监测、控制网络的典型结构如图4所示。 图4 该网络很好地