ARINC 429

ARINC 429, «Цифровая система передачи информации Mark33 (DITS)», также известная как технический стандарт Aeronautical Radio INC. (ARINC) для преобладающих данных авионики автобус используется на большинстве коммерческих и транспортных самолетов более высокого класса. Он определяет физические и электрические интерфейсы двухпроводной шины данных и протокола данных для поддержки бортовой электроники локальной сети.

• 1 Техническое описание
  • 1.1 Средний и сигнализация
  • 1.2 Нумерация битов, порядок передачи и значение битов
  • 1.3 Формат слова
• 2 Метки
• 3 Защита от помех
• 4 Инструменты разработки
• 5 См. также
• 6 Ссылки
• 7 Внешние ссылки

Среда и сигнализация

ARINC 429 - это стандарт передачи данных для бортового радиоэлектронного оборудования. Он использует самосинхронизирующийся протокол шины данных (Tx и Rx находятся на разных портах). Физические соединительные провода представляют собой витые пары, несущие симметричную дифференциальную сигнализацию. Слова данных имеют длину 32 бита, и большинство сообщений состоят из одного слова данных. Сообщения передаются со скоростью 12,5 или 100 кбит / с другим элементам системы, которые контролируют сообщения шины. Передатчик постоянно передает либо 32-битные слова данных, либо состояние NULL (0 Вольт). Одна пара проводов ограничена одним передатчиком и не более 20 приемниками. Протокол допускает самосинхронизацию на стороне приемника, что устраняет необходимость передачи данных синхронизации. ARINC 429 является альтернативой MIL-STD-1553.

Нумерация битов, порядок передачи и битовая значимость

Единица передачи ARINC 429 представляет собой 32-битный кадр фиксированной длины., которое в стандарте именуется словом. Биты в слове ARINC 429 последовательно идентифицируются от бита 1 до 32 или просто от бита 1 до 32. Поля и структуры данных слова ARINC 429 определяются в терминах этой нумерации.

Несмотря на то, что фреймы последовательного протокола распространяются во времени справа налево, обычно практикуется обратный порядок в стандарте ARINC. Несмотря на то, что передача слова ARINC 429 начинается с бита 1 и заканчивается битом 32, обычно на диаграмме и описываются слова ARINC 429 в порядке от бита 32 до бита 1. Проще говоря, в то время как порядок передачи битов (с первого переданный бит до последнего переданного бита) для 32-битного кадра условно изображается как

Первый бит>1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12,...29, 30, 31, 32 < Last bit,

эта последовательность часто отображается в публикациях ARINC 429 в противоположном направлении как

Последний бит>32, 31, 30, 29,... 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 < First bit.

Когда формат слова ARINC 429 проиллюстрирован битом 32 слева, числовые представления в поле данных обычно читаются со старшим значащим битом слева. Однако в этом конкретном представлении порядка битов поле Label считывается с его наиболее значимым битом справа. Как и Протокол CAN Поля идентификаторов, поля меток ARINC 429 передаются первым старшим битом. Однако, как и протокол UART, двоично-десятичные числа и двоичные числа в полях данных ARINC 429 обычно передаются первым младшим значащим битом.

Некоторые поставщики оборудования публикуют порядок передачи битов как

Первый бит>8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 9, 10, 11, 12, 13… 32 < Last bit.

Поставщики, использующие это представление, фактически изменили нумерацию битов в поле Label, преобразовав стандартную 1-битную нумерацию MSB для этого поля в 1-битную нумерацию LSB. Это изменение нумерации подчеркивает относительную инверсию "битовой последовательности" между представлением метки и числовым представлением данных, как определено в стандарте ARINC 429. Обратите внимание на то, как нумерация битов 87654321 похожа на нумерацию битов 76543210 , распространенную в цифровом оборудовании; но в обратном порядке по сравнению с нумерацией битов 12345678, определенной для поля метки ARINC 429.

Этот условный разворот также отражает исторические детали реализации. В приемопередатчиках ARINC 429 используются 32-битные регистры сдвига. Параллельный доступ к этому регистру сдвига часто ориентирован на октет. Таким образом, битовый порядок доступа к октетам - это битовый порядок устройства доступа, который обычно равен LSB 0 ; и последовательная передача устроена так, что младший бит каждого октета передается первым. Таким образом, в обычной практике устройство доступа записывает или считывает «перевернутую метку» (например, для передачи метки 213 8 [или 8B 16 ] значение с обратным битом D1 16 записывается в октет метки). Более новые или «улучшенные» трансиверы могут быть настроены на обратный порядок битов поля метки «аппаратно».

Формат Word

ARINC 429 Word Format
P	SSM		MSB				Данные											LSB				SDI		LSB		Метка				MSB
32	31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1

Каждое слово ARINC 429 представляет собой 32-битную последовательность, содержащую пять полей:

Бит 32- это бит четности, который используется для проверки того, что слово не было повреждено или искажено во время передачи. Каждый канал ARINC 429 обычно использует «нечетную» четность - в слове должно быть нечетное количество битов «1». Этот бит устанавливается в 0 или 1, чтобы гарантировать, что правильное количество битов в слове установлено на 1.

Биты с 30 по 31представляют собой матрицу знаков / состояний (SSM) - эти биты могут иметь различное кодирование. в зависимости от конкретного представления данных, применяемого к данному слову:

• Во всех случаях, когда используется SSM, эти биты могут быть закодированы, чтобы указать:

Нормальная работа (НЕТ) - указывает, что данные в этом слове рассматриваются чтобы быть правильными данными.

Функциональный тест (FT) - указывает, что данные предоставляются источником тестирования.

Предупреждение об отказе (FW) - указывает на сбой, из-за которого данные подозрительно или отсутствует.

Нет вычисленных данных (NCD) - указывает, что данные отсутствуют или неточны по какой-либо причине, отличной от ошибки. Например, команды автопилота будут отображаться как NCD, когда автопилот не включен.

• В случае представления в двоично-десятичном формате (BCD) SSM может также указывать знак (+/-) данных или некоторой информации, аналогичной знаку, например ориентации (север / юг; восток / запад). При таком указании знака SSM также считается указывающим на нормальную работу.
• В случае представления двоичных чисел со знаком (BNR) с дополнением до двух, бит 29 представляет собой знак ; то есть в этом случае знаковая индикация делегируется биту 29.
• В случае представления дискретных данных (например, битовых полей) SSM имеет другое, беззнаковое кодирование.

SSM		Зависимые от данных кодировки SSM:
Бит 31	Бит 30	Знак / Матрица состояния для данных BCD	Матрица состояния для Данные BNR	Матрица состояния для дискретных данных
0	0	Плюс, Север, Восток, Справа, К, Выше	Предупреждение об отказе (FW)	Проверенные данные, нормальная работа
0	1	Нет вычисленных данных (NCD)	Нет вычисленных данных (NCD)	Нет вычисленных данных (NCD)
1	0	Функциональный тест (FT)	Функциональный тест (FT )	Функциональный тест (FT)
1	1	Минус, Юг, Запад, Лево, Снизу, Ниже	Нормальная работа (НЕТ)	Предупреждение об отказе (FW)

Бит 29	Матрица знаков для данных BNR
0	Плюс, Север, Восток, Право, До, Сверху
1	Минус, Юг, Запад, Слева, С, Ниже

Биты с 11 по 29содержат данные. Битовое поле дискретные данные, двоично-десятичное кодирование (BCD) и представление двоичного числа (BNR) являются распространенными форматами данных ARINC 429. Форматы данных также могут быть смешанными.

Биты 9 и 10являются идентификаторами источника / назначения (SDI) и могут указывать на предполагаемый приемник или, что более часто, указывать на передающую подсистему.

Биты с 1 по 8содержат метку (слова-метки), выраженную в восьмеричной (нумерация 1 бит MSB ), идентифицирующую тип данных.

Изображение ниже иллюстрирует многие из концепций, объясненных в смежные разделы. На этом изображении метка (260) отображается красным цветом, данные - сине-зеленым, а бит четности - темно-синим.

Пример ARINC 429
P	SSM		MSB				Data											LSB				SDI		LSB		Метка				MSB
32	31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
1	0	0	1	0	0	0	1	1	0	0	0	1	1	0	0	0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	1	1	0	1
1	0		2		3				3					17								0		0			6			2
			JOUR (1)		JOUR (0)				MOIS					Миллисекунды

Иллюстрация системы индикации и обнаружения воздушной скорости на воздушном судне с дистанционным управлением

Рекомендации по этикеткам предоставляются как часть спецификации ARINC 429 для различных типов оборудования. Каждый самолет будет содержать несколько различных систем, таких как компьютеры управления полетом, инерциальные системы отсчета, компьютеры данных о воздухе, радиолокационные высотомеры, радио и GPS датчики. Для каждого типа оборудования определяется набор стандартных параметров, общий для всех производителей и моделей. Например, любой компьютер с данными о воздухе предоставит барометрическую высоту самолета в виде метки 203. Это обеспечивает некоторую степень взаимозаменяемости частей, поскольку все компьютеры с данными о воздухе ведут себя по большей части одинаково. Однако существует лишь ограниченное количество меток, поэтому метка 203 может иметь совершенно другое значение, например, если она отправлена ​​датчиком GPS. Однако очень часто необходимые параметры самолета имеют одну и ту же этикетку независимо от источника. Кроме того, как и в случае любой спецификации, каждый производитель имеет небольшие отличия от формальной спецификации, например, путем предоставления дополнительных данных сверх спецификации, исключения некоторых данных, рекомендованных спецификацией, или других различных изменений.

Системы авионики должны соответствовать экологическим требованиям, обычно указанным как экологические категории RTCA DO-160. ARINC 429 использует несколько физических, электрических и протокольных методов для минимизации электромагнитных помех с бортовыми радиостанциями и другим оборудованием, например, через другие кабели передачи.

Экранированные кабели 70 Ω витая пара. Сигнализация ARINC определяет разницу в 20 В между уровнями данных A и данных B в биполярной передаче (т. Е. 10 В для данных A и -10 В для данных B будут составлять допустимый управляющий сигнал), а спецификация определяет допустимое повышение и падение напряжения. раз.

Кодирование данных ARINC 429 использует дополнительный дифференциальный биполярный сигнал передачи с возвратом к нулю (BPRZ), что дополнительно снижает излучение электромагнитных помех от самого кабеля.

При разработке и / или поиске неисправностей шины ARINC 429 изучение сигналов оборудования может быть очень важным для поиска проблем. Анализатор протокола полезен для сбора, анализа, декодирования и хранения сигналов.

• определяет протокол высокоскоростной загрузки данных, расположенный на физическом уровне ARINC 429.
• ARINC 629 определяет высокоскоростной многопередатчик, TDMA расширение ARINC 429, замененное на AFDX.
• ARINC 664.7 (см. AFDX) определяет использование детерминированной сети Ethernet в качестве бортовой базы данных в более поздних самолетах, таких как Airbus A380 и Боинг 787. Этот стандарт определяет виртуальные двухточечные соединения, реализующие ту же концепцию, что и в ARINC 429. В отличие от 429, эти соединения существуют не физически, а как логические ссылки TDMA.
• ARINC 708 определяет протокол для передачи данных метеорологического радара. В то время как трансмиссия 708 является упрощенной версией MIL-STD-1553, управление компонентами ARINC 708 было стандартизировано с помощью этикеток ARINC 429.
• ARINC 828 определяет электронную полетную сумку (EFB ) интерфейсы, используемые во всех типах самолетов и включают, среди прочего, интерфейс ARINC 429.
• MIL-STD-1553, стандарт военной шины для «общей последовательной шины», часто используемый вместо ARINC 429.

Викискладе есть медиафайлы, относящиеся к ARINC 429 .