MIL-STD-1553

修订

MIL-STD-1553B发布于1978年，取代了早先1975年发布的MIL-STD-1553A规范。1553A与1553B修订版本的基本区别在于，后者定义选项，而不是让用户按需定义。它发现当标准没有定义一项时，它的使用就没有协调，硬件和软件必须为每个新的应用程序重新设计。1553B的主要目标是提供灵活性，而无需为每个新用户创建新的设计。这通过明确指定电气接口来实现，从而确保不同制造商的设计之间的电气兼容性。
自1978年以来，已经对该标准发布了六项变更通知。例如，1986年的第二号变更通知将文档标题“飞机内部时分命令/响应多路复用数据总线”改为“数字时分命令/响应多路复用数据总线”。
MIL-STD-1553标准当前由美国国防部和汽车工程师学会航天部门维护。

物理层

单个总线由在1MHz时具有70-85Ω阻抗的线对组成。在使用圆形连接器的情况下，其中心引脚用于高（正）曼彻斯特双相信号。发射器和接收器经由隔离变压器耦合到总线，并使用一对隔离电阻器和可选地耦合变压器分支出短截线连接。这减少了短路的影响，并确保总线不通过飞机传导电流。曼彻斯特编码用于在同一线对上呈现时钟和数据，并消除信号中的任何DC分量（其不能通过变压器）。比特率为1.0兆比特每秒（每微秒1比特）。比特率的组合精度和长期稳定性仅规定在±0.1％之内；短期时钟稳定度必须在±0.01％以内。发射器的峰值输出电压为18-27V。
通过使用几个独立的线对，总线可以成为双重或三重冗余，然后所有设备连接到所有总线。在当前主控制器发生故障的情况下，指定新的总线控制计算机。通常，辅助飞行控制计算机通过主数据总线监视主计算机和飞行器传感器。使用光纤的不同版本总线重量较轻，并具有更好的电磁干扰抗性，包括电磁脉冲（EMP）。这也称为MIL-STD-1773。“AS 1773”实现具有1Mbit/s与20Mbit/s的双速率。

备用总线控制器

尽管在任何时间，总线上只有一个总线控制器（BC），但是该标准提供了使用状态字和模式代码中的标志切换到备用总线控制器（BBC）或（BUBC）的机制。这也可以在正常操作中由于特定功能切换而使用，例如切换到切换或自在飞机外部但连接到总线的总线控制器。在故障和故障条件下切换的过程通常涉及主用和备用总线控制器之间的离散连接，并且该备用监视在操作期间主总线控制器的动作。例如，如果总线上存在过长的静止，则指示活动的总线控制器已失效，则由离散连接指示下一个最高优先级的备用总线控制器接管并开始作为活动的总线控制器操作。

总线监控器

总线监控器（Bus Monitor，BM）不能通过数据总线传递信息。它的主要作用是监视和记录总线事务，而不会干扰总线控制器或RT的操作。然后可以存储这些记录下来的总线事务，用于以后的离线分析。
理想情况下，总线监控器捕获并记录通过1553数据总线发送的所有消息。然而，记录繁忙数据总线上的所有事务可能是不切实际的，因此总线监控器经常会配置为事务纪录子集，根基于应用程序提供的一些标准。
或者，总线监控器可以与备用总线控制器结合使用。这使得备用总线控制器调用成为活动总线控制时，能够“调到正常运行”{{what}}。

总线硬件特征

总线硬件包括：（1）电缆、（2）总线耦合器、（3）终端器、（4）连接器。

线缆

尽管MIL-STD-1553B规定数据总线应具有70至85欧姆之间的特性阻抗，但业界标准化为78欧姆。同样，业界已普遍标准化双芯电缆的特性阻抗为78欧姆。
MIL-STD-1553B没有指定总线的长度。但是，总线的最大长度直接与电缆导体的规格和发送信号的时间延迟有关。较小的导体比较大的导体更易衰减信号。1553B电缆的典型传播延迟为每英尺1.6纳秒。因而，端到端100-英尺 bus（30-米） 将具有160纳秒的传播延迟，其等于1553B信号的平均上升时间。根据MIL-HDBK-1553A，当信号的传播延迟时间大于上升或下降时间的50%时，需要考虑传输线效应。该延迟时间与传播的距离成比例。此外，必须考虑发射机和接收机之间的实际距离以及发射机和接收机的各个波形特性。
MIL-STD-1553B指定对于变压器耦合的短截线，最长的stub长度为20英尺（6.1米），但可以超过。当没有连接短截线，主母线看起来像一条无限长的传输线，没有干扰的反射。短截线添加后，便会加载总线，并且与所产生的反射发生不匹配。由于反射引起的失配和信号有损的程度是由短截线和端子输入阻抗呈现的阻抗的函数。为使信号有损最小化，期望短截线保持高阻抗，该阻抗反射回总线。但与此同时，阻抗必须保持较低，方能将足够的信号功率传送到接收端。因此，为了达到指定的信噪比和系统误码率性能，需要在这些冲突要求之间进行权衡。（有关更多信息，参阅MIL-HDBK-1553A）。

短截线

每个终端、远程终端、总线控制器、总线监控器都是通过短截线连接到总线，短截线由与该总线本身相同类型的一段电缆形成。MIL-STD-1553B定义了将这些短截线耦合到总线的两种方式：变压器耦合的短截线和直接耦合的短截线。变压器耦合的短截线对于它们的容错和更好地匹配总线阻抗以及随之而来的减少反射等是优选的。MIL-STD-1553B的附录（10.5节，Stubbing）说明“优选的短截线方法是使用变压器耦合短截线...这种方法提供了直流隔离，增加共模抑制，有效短截线加倍阻抗和整个短截线与终端的故障隔离好处。直接耦合的短截线...如果可能的话应该避免。直接耦合短截线不为其子系统外部的终端提供直流隔离或共模抑制。此外，子系统内部隔离电阻（通常在电路板上）和主总线结之间的任何短路故障将导致整个总线的故障。可以预期，当直接耦合短截线长度超过1.6英尺[0.5米]时，它将开始使主总线波形有损。”
使用变压器耦合的短截线还可以为1553终端提供更好的防雷击保护。在新的复合材料飞机中，隔离是更加关键的，其飞机外皮不再提供铝蒙皮飞机那样固有的法拉第屏蔽。
在变压器耦合的短截线中，短截线电缆的长度不应超过20英尺（6.1米），但如果安装要求决定，这可能会超过。耦合变压器的匝数比必须为1：1.41±3.0%。电阻R都必须具有0.75Zo±2.0%的值，其中Zo是1MHz处总线的特性阻抗。
在直接耦合短截线中，短截线电缆的长度不应超过1英尺，但如果安装要求，也可能超过这个长度。隔离电阻R必须具有55欧姆±2.0%的固定值。

总线耦合器

远程终端、总线控制器、总线监控器的短截线通常通过耦合盒连接到总线，其可以提供单个或多个短截线连接。它们提供所需的屏蔽（≥75%），对于变压器耦合的短截线，包含耦合变压器和隔离电阻。它们具有两个通过总线馈电的外部连接器，以及一个或多个短截线连接的外部连接器。这些短截线连接器不应使用匹配的电阻端接，但在不使用时保留开路，必要时带有遮盖帽。总线连接器中的一个可以端接在总线耦合器物理地位于总线电缆的端部处，即通常认为在最后的总线耦合器和终端电阻器之间具有一定长度的总线电缆通常不是必须的。

电缆端接

总线的两端，无论是包括一个耦合器还是一系列连接在一起的耦合器，都必须端接（根据MIL-STD-1553B）“一个电阻，等于所选电缆标称特性阻抗（Zo）±2.0％”。这通常为78欧姆。电气端接的目的是最小化可能导致波形有损的信号反射的影响。如果不使用终端，则可能损害通信信号，导致中断或间歇性通信故障。

连接器

该标准未指定连接器类型及它们应如何连接，除了屏蔽要求等。在实验室环境中通常使用同心双插针卡口连接器。这些连接器有标准（BNC尺寸）、微型和亚微型尺寸。在军用飞机实现中，MIL-DTL-5015和MIL-DTL-38999通常使用圆形连接器。

类似系统

DIGIBUS（或Digibus）是法国与MIL-STD-1553等效的标准，它在总线控制器、远程终端、监控器、相同传输速度的概念上类似MIL-STD-1553，不同之处是DIGIBUS对数据与命令使用独立的链接。
GJB289A是中国与MIL-STD-1553等效的标准，GOST R 52070-2003是俄罗斯/苏联与MIL-STD-1553等效的标准。

开发工具

在开发和故障排除MIL-STD-1553时，检查硬件信号对找到问题可能非常重要。具有解码能力的逻辑分析仪、总线分析器或协议分析器对收集、分析、解码和存储信号是很有用的工具，可以使工程师在之后查看高速波形。