1553B总线系统的建模与仿真
发布时间：2020-07-07 07:23
【摘要】：1553B是一种通用的航空总线,目前的最高传输速率仅为1Mbps,已经越来越难以满足现代电子设备数据吞吐量不断提高的要求。通过提高1553B总线的传输速率可以解决这一问题,如将系统时钟频率提高到2MHz、4MHz甚至更高。但鉴于1553B总线的特殊结构和苛刻的应用环境,在新的标准制定前应经过严格的理论分析和仿真验证。 本文在充分理解现有1553B总线标准的基础上,根据电磁学及信号完整性(SI)的相关知识,首先对构成1553B总线系统的分立元件(变压器、双绞线、远程终端)进行了建模;然后按照1553B总线的拓扑结构建立了两终端及多终端下的系统模型;最后讨论了当系统时钟频率提高到2MHz时,1553B协议中若干电气规范的修改意见。通过仿真和测量数据的对比表明,此种建模方法是准确可行的。此方法为制定在硬件环境不变的情况下,2/4Mbps甚至更高速率下的1553B总线标准提供了一种仿真分析方案。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP336
【图文】：
图 2.1 曼彻斯特编码方式2.1.2 字格式1553B 协议中规定的有效字分为命令字、数据字和状态字三种类型，每个长度为 20 位。由于它们在终端握手应答式的通信方式中所起的作用不同，所一位的含义也不尽相同，如图 2.2 所示。从图中可以看出不管是命令字、状态还是数据字，它们的前 3 位都是同步头，这是为了使得数据收发同步而设计具体来看，命令字由同步头、远程终端地址字段、发送/接收位（T/R）、子方式字段、数据字计数/方式代码字段及奇偶校检位（P）组成；数据字由同数据字段和奇偶校验位组成；状态字由同步头、远程终端地址字段、消息差测试手段位、服务请求位、备用位、广播命令接收位、忙位、子系统标志位态总线控制接收位、终端标志位及奇偶校验位组成[6]。通常一条消息就可以看成是一个数据包，消息以命令字开始，状态字结中间还包含若干个数据字。一次标准的数据传输开始于总线控制器或者远程向挂在同一条总线上的另一终端（目标终端）发送一个有效的命令，通知目
如图 2.3 所示，命令字和状态字同步头是一个非常规的曼彻斯特码，它占钟周期（位时），第一个周期内保持高电平，第二个周期内发生一次逻辑第三个周期内保持低电平。数据字的同步头如图 2.4 所示，它也是一个非彻斯特码，只不过前 3/2 位时总线上是低电平，后 3/2 位时总线上是高电头的这种表示方式是为了终端接收器检测的需要，一个正常的数据过后的 1553B 接口逻辑如果检测到大于 1 个位时的高电平（或低电平）时则头有效，并在同步头过后进行时钟分离和码型变换[7]。对于命令字和状态，如果该同步头前后位均为逻辑 0（0 → 1），则同步头发生高到低的跳变别为 2 个位时的高电平和低电平；对于数据字同步头，如果该同步头前逻辑 1（1 → 0），则同步头发生低到高的跳变前后将分别有 2 个位时的低电平。
图 2.5 消息格式2.2 数据总线的特性通常，双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP：Unshielded Twisted Pair）绞线（STP：Shielded Twisted Pair）两大类[9]。屏蔽线的芯线外面裹有一编织的屏蔽层，使用时屏蔽层接地，可以有效地隔离外界杂波干扰，以信号的传递质量。屏蔽双绞线的芯线是对绞的，传输差分信号时两芯线向相反的电流，互为返回路径，产生的互感可以抵消一部分自感，有效了地弹和 EMI。1553B 协议规定，连接各终端的主电缆及短截线均是屏蔽双绞线，Z0为 70.0~85.0Ω，线间分布电容小于 100.0pF/m，功率损耗不超过 0.05d议中没有规定主电缆长度的具体范围，这是因为设计时需要把主电缆长个数以及短截线的长度等因素综合考虑，以保证系统的可靠性。通用的网络配置如图 2.6 所示，在主电缆的两端连接有匹配电阻，以减小反射。缆上没有接终端，那么主电缆可以看成是无限长的没有反射的传输线。
本文编号：2744829
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP336
【图文】：
图 2.1 曼彻斯特编码方式2.1.2 字格式1553B 协议中规定的有效字分为命令字、数据字和状态字三种类型，每个长度为 20 位。由于它们在终端握手应答式的通信方式中所起的作用不同，所一位的含义也不尽相同，如图 2.2 所示。从图中可以看出不管是命令字、状态还是数据字，它们的前 3 位都是同步头，这是为了使得数据收发同步而设计具体来看，命令字由同步头、远程终端地址字段、发送/接收位（T/R）、子方式字段、数据字计数/方式代码字段及奇偶校检位（P）组成；数据字由同数据字段和奇偶校验位组成；状态字由同步头、远程终端地址字段、消息差测试手段位、服务请求位、备用位、广播命令接收位、忙位、子系统标志位态总线控制接收位、终端标志位及奇偶校验位组成[6]。通常一条消息就可以看成是一个数据包，消息以命令字开始，状态字结中间还包含若干个数据字。一次标准的数据传输开始于总线控制器或者远程向挂在同一条总线上的另一终端（目标终端）发送一个有效的命令，通知目
如图 2.3 所示，命令字和状态字同步头是一个非常规的曼彻斯特码，它占钟周期（位时），第一个周期内保持高电平，第二个周期内发生一次逻辑第三个周期内保持低电平。数据字的同步头如图 2.4 所示，它也是一个非彻斯特码，只不过前 3/2 位时总线上是低电平，后 3/2 位时总线上是高电头的这种表示方式是为了终端接收器检测的需要，一个正常的数据过后的 1553B 接口逻辑如果检测到大于 1 个位时的高电平（或低电平）时则头有效，并在同步头过后进行时钟分离和码型变换[7]。对于命令字和状态，如果该同步头前后位均为逻辑 0（0 → 1），则同步头发生高到低的跳变别为 2 个位时的高电平和低电平；对于数据字同步头，如果该同步头前逻辑 1（1 → 0），则同步头发生低到高的跳变前后将分别有 2 个位时的低电平。
图 2.5 消息格式2.2 数据总线的特性通常，双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP：Unshielded Twisted Pair）绞线（STP：Shielded Twisted Pair）两大类[9]。屏蔽线的芯线外面裹有一编织的屏蔽层，使用时屏蔽层接地，可以有效地隔离外界杂波干扰，以信号的传递质量。屏蔽双绞线的芯线是对绞的，传输差分信号时两芯线向相反的电流，互为返回路径，产生的互感可以抵消一部分自感，有效了地弹和 EMI。1553B 协议规定，连接各终端的主电缆及短截线均是屏蔽双绞线，Z0为 70.0~85.0Ω，线间分布电容小于 100.0pF/m，功率损耗不超过 0.05d议中没有规定主电缆长度的具体范围，这是因为设计时需要把主电缆长个数以及短截线的长度等因素综合考虑，以保证系统的可靠性。通用的网络配置如图 2.6 所示，在主电缆的两端连接有匹配电阻，以减小反射。缆上没有接终端，那么主电缆可以看成是无限长的没有反射的传输线。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 郑朵英;脉冲变压器的分析与应用[J];四川邮电技术;1987年03期
本文编号：2744829
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/2744829.html
