航空航天常见数字总线，一篇带你登堂入室_rs422、1553b、can、ad、da

70年代以来，随着微电子、计算机、控制论的发展，催生了航空电子 avionics 这一专门领域。上世纪七八十年代，美国陆续制定了军用1553系列标准和ARINC系列标准，使航空电子数据总线更加规范化。此后自动化程度较高的军、民用飞机，如F-16、F-117、幻影2000、空中客车A340、国产大飞机C919等都采用了数据总线技术。而 CAN 则是从车用总线被移植到航空电子环境中，其够用且经济的特点也使它在航空电子领域有了一席之地。数据总线技术在我国航空电子系统设计中已有十几年的设计和使用经验，相关国际标准也陆续被国军标采用。本文针对具有代表性的总线标准，包括：MIL-STD-1553B、 ARINC429、RS485及CAN总线技术进行介绍。

MIL-STD-1533B

MIL-STD-1553B总线全称为飞行器内部时分命令/响应式多路数据总线，它由美国自动化工程师协会在军方和工业界的支持下制定，正式公布于1978年,1986-1993年进行了修改和补充。我国与之对应的标准是GJB289A-97。该总线采用冗余的总线型拓扑结构，传输数据率可达1 Mb/S，足以满足第三代作战飞机的要求。

1553B总线系统主要由总线控制器BC、远程终端RT和总线监控器BM组成，其字节长度20bit，数据有效长度为16bit，半双工传输方法，双冗余故障容错方式，传输媒介为屏蔽双绞线，1553B总线的冗余度设计，提高了子系统和全系统的可靠性。

1553B总线的主要功能是为所有连接到总线上的航空电子系统提供综合化、集中式的系统控制和标准化接口。该总线技术首先运用于美国空军F-16战斗机。在过去的30年中，MIL-STD-1553B已成功地应用于多种战机，并且成功应用于其它控制领域,如导弹控制、舰船控制等，在海军和陆军的武器和维护系统中已经开始采用1553B总线。

随着国防现代化的建设和武器系统的升级换代，我军也开始将1553B协议大量应用到武器系统的设计中。

▲ 基于ETest对1553B总线设备测试

ARINC429

ARINC429总线协议是美国航空电子工程委员会（Airlines Engineering Committee）于1977年7月发表并获得批准使用的，它的全称是数字式信息传输系统(DITS)。协议标准规定了航空电子设备及有关系统间的数字信息传输要求。ARINC429广泛应用在民航客机中，如B-737、A310等，俄制军用飞机也选用了类似的技术。我国与之对应的标准是HB6096-SZ-01。

ARINC429总线是面向接口型数据传输结构，总线上定义了2种设备，发送设备只能有1个，而接收设备却可以有多个。发送设备与接收设备采用屏蔽双绞线传输信息，传输方式为单向广播式，调制方式采用双极性归零制三态码，传输数据率可达100 Kb/s。ARINC429总线结构简单、性能稳定、抗干扰性强、具有高可靠性等优点。

RS485总线

RS485是串行数据接口标准，由电子工业协会(EIA)制订并发布的，它是在RS422 基础上制定的标准，RS485标准采用平衡式发送，差分式接收的数据收发器驱动总线，其最高传输速率为10Mbps。RS485 为总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个节点。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现已很少采用。在监控装置的RS485 通信网络中采用的就是这种主从通信方式，即一台上位机（主机）带多个传感器（从机）的控制方式。

RS485总线接口作为多点、差分数据传输的电气规范，现已成为业界应用较为广泛的标准通信接口之一。

RS485串行数据总线具有结构简单、价格低廉、通信距离和数据传输速率适当等优点使其在工业控制领域、汽车、舰船系统中得到广泛应用。

▲ 基于ETest对串口接口的使用

CAN总线技术

CAN(控制器局域网)总线是当前现场总线具有代表性的一种总线，是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。CAN总线是由德国电气商BOSCH公司在20世纪80年代初设计开发，主要为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换问题。最初应用于汽车内部测量和执行部件之间的数据通信，如汽车发动机部件、传感器、抗滑系统等。

其高性能和可靠性得到认可后，应用范围也逐渐扩展到控制、机械、纺织等行业。随着CAN总线相关技术的日趋成熟，以及车载平台与机载平台在某些方面的相似性，其在航空领域的应用逐渐得到重视，近年来国外的主要飞机制造商已经开始把CAN 总线应用到飞机上，使飞机产品在性能改进的同时具有更高的经济性。我国与之对应的标准是GB/T 36048-2018等。

CAN是一种多主总线。其通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbit／s。CAN总线通信接口集中了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等工作。

▲ 基于ETest对CAN总线的使用

航空航天电子系统选用数据总线需要综合考虑通信速率、可靠性、抗干扰、兼容性、可扩展等要求MIL-STD-1553B、 ARINC-429、RS485及CAN总线等数据总线技术，由于具有以上优点，在航空航天领域得到了非常广泛的应用。

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