MIL-STD-1553B

上世紀 60 年代時，由導航/平顯/武器瞄準系統（INS/HUD/WACS）組成的綜合火控系統，配上遠距空射武器，使戰鬥機如虎添翼。但作戰信息數據總量暴漲，而設備間接口各異，互聯協同難度大，成為作戰效能的瓶頸。同時，由於缺乏統一標準，開發、維護和改進的成本不斷上升。於是 1973 年後，美軍方先後公佈 MIL-STD-1553A（USAF）標準和 1553B 改進標準。粗略的説，單個機載電子設備就類似於計算機局域網 LAN 中的單個計算機，1553 標準類似於通信協議，堪稱現代作戰飛機電子系統的“脊樑骨”。其核心就在於“標準”二字。有了1553B，雷達光電探測、導航、本機傳感、座艙顯示、外掛管理和火控計算機等得以完美的聯結綜合，構成了第三代戰鬥機標誌性的分佈式集中控制系統。F-16A 是採用 1553A 標準的第一種作戰飛機。 以雷達為例，之前提到的先進的人機界面，需要火控雷達具有複雜的對外接口，同時脈衝多普勒雷達又需要強大的內部接口進行處理運算。如果沒有1553B這樣先進的總線，這兩個接口的性能都要大打折扣。

MIL-STD-1553B總線可以掛接3種類型的設備，即：

1、總線控制器：它是在總線上唯一被指定執行啓動信息傳輸任務的設備，它發出數據總線線命令，參與數據傳輸，接收狀態響應和監視系統的狀態，對數據總線實行控制和仲裁。

2、遠程終端：它是用户子系統到數據總線上的接口，它在BC控制下傳輸數據並對BC來的命令作出響應，即可以是獨立的可更換組件，也可以包含在子系統內部。

3、總線監視器：它監視總線上傳輸的信息或有選擇地提取信息，以完成對總線上數據源進行記錄和分析。除了接收對包含它本身外地址信息外，對其他任何消息均不響應。其得到的信息公限於脱機應用，或者給備用總線控制器提供信息，以便於總線控制器的替換。

1、分時多路複用傳輸方式。對多個信號源的信號在時間上錯開採樣，形成一個組合的脈衝序列，實現系統中任意兩個設備間相互交換信息。

2、多設備。系統由總線控制器BC、遠程終端RT和總線監視器MT組成，總線可帶31個終端，每個終端可帶30個子系統。

3、總線上信息具有兩種傳輸方式：一般方式的信息傳輸公在兩個部件間進行，而廣播方式則是一個部件發送信息多個部件接收信息。

4、串行、異步、半雙工。

5、高速信息傳送，速率為1Mb/s。

總線通信介質包括由兩根導線絞合的屏蔽電纜、總線末端匹配電阻、總線耦合變壓器以及收/發器等。

MIL-STD-1553B標準中規定了兩種耦合方式，一種為直接耦合短接方式，另一種為變壓器耦合短接方式。

總線上傳輸的基本信息是字。有3種類型的字：命令字、狀態字和數據字。每種字的長度為20位，包括3位同步頭、16位有效信息及一個奇偶校驗位。

下面列舉一些數據：MIL-STD-1553B 是數字命令/響應式時分制多路傳輸數據總線，傳輸速率 1M 比特/秒，足以滿足第三代作戰飛機的要求；字長度 20 比特，數據有效長度 16 比特；半雙工傳輸方式，雙冗餘故障容錯方式，傳輸媒介為屏蔽雙絞線。 1553B總線的冗餘度設計，提高了子系統和全系統的可靠性。總線本身（包括總線控制器、雙絞線、偶合器等）平均無故障工作時間超過 10,000 小時，在全系統中基本可忽略其故障率，比殲-8Ⅱ原有聯結方式好得多。同時可以省去殲-8Ⅱ設備間複雜繁瑣的點對點聯結，僅此一項可令全電子系統的重量減輕約 5%，並節省空間、功耗。數字傳輸方式與傳統的模電方式相比，速度更快、反應時間更短、保密性更好、抗干擾能力更強，能充分發揮火控設備性能。字差錯率小於千萬分之一。在後勤維護方面，標準的接口、插卡非常容易拆卸，可以方便的通過數字式工具進行測試/虛擬。經測試僅地面測試一項，就可比以往減少 30% 的維護工時。 1553B協議最初是為空軍設計的，隨着1553B總線的優越性的不斷體現和武器裝備的升級換代，1553B協議已應用到各個兵種，在陸軍和海軍的武器和維護系統中已開始採用1553B總線。 隨着國防現代化的建設和武器系統的升級換代，我軍也開始將1553B協議大量的應用到武器系統的設計中。但由於1553B協議的複雜性和國內整體技術水平的相對落後，在1553B協議的使用中幾乎都是採用國外的協議芯片，最常用的為美國DDC公司的協議芯片。

基於對1553B規範和gjb289a-97的消化理解，通過FPGA來實現MIL-STD－1553B協議是可行的，科研院所和相關的單位在這方面作了大量的工作，設計出的協議芯片已經能夠完全符合1553B規範。恩菲特科技於2005年推出的EP-H31580就是典型的代表，其性能指標達到國外同類產品水平。基於EP-H31580開發的1553B板卡的總線已經包括了PCI、PXI/CPCI、VXI、PC/104、PC/104+、PCMCIA等；在多家航空航天和兵器領域的科研院所和生產單位得到了廣泛的應用！

1、線性局域網絡結構 合理的拓撲結構使得1553B總線成為航空系統或地面車輛系統中分佈式設備的理想連接方式。與點對點連接 相比，它減少了所需電纜、所需空間和系統的重量。便於維護，易於增加或刪除節點，提高設計靈活性。

2、冗餘容錯能力 由於其固有的雙通道設計，1553B總線通過在兩個通道間自動切換來獲得冗餘容錯能力，提高可靠性。通道的自動切換對軟件透明。

3、支持“啞”節點和“智能”節點 1553B總線支持非智能的遠程終端。這種遠程終端提供與傳感器和激勵器的連接接口。十分適合智能中央處理模塊和分佈式從屬設備的連接。

4、高水平的電器保障性能 由於採用了電氣屏蔽和總線耦合方式，每個節點都能夠安全地與網絡隔離；減少了潛在的損壞計算機等設備的可能性。

5、良好的器件可用性 1553B總線器件的製造工藝滿足了大範圍温度變化以及軍標的要求。器件的商品化使得1553B總線得以廣泛地應用在苛刻環境的項目當中。

6、保證了的實時可確定性 1553B總線的命令/響應的協議方式保證了實時的可確定性。這可能是大多數系統設計者在設計使命關鍵系統中選擇1553B總線的最主要的原因。