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MIL-STD-1553B總線系統搭建指導
文章來源：西安凱銳測控科技有限公司 梁富森
1.1553B總線協議
1.11553B總線介紹
MIL-STD-1553B（GJB 289A）是一種應用于機載電子設備間通信的共享式總線通信協議，以總線式拓撲結構連接最多31個終端設備互聯，傳輸速率為1Mbps，在航空電子總線網絡中占有重要地位，在艦船、坦克、導彈及衛星等運動平臺上也有廣泛的應用。基本的1553B總線拓撲圖如圖1所示，各個1553B終端都是通過短截線連接到總線上，總線的兩端必須連接總線匹配電阻。
圖1 1553B總線基本拓撲圖
1553B總線使用屏蔽雙絞線作為傳輸介質，互連線由主電纜和短截線組成。主電纜的最長長度一般不超過100米，兩端使用與其傳輸阻抗匹配的總線終端電阻進行端接（如RT500078）。如果主電纜的長度過長，需要考慮傳輸延時和傳輸線的影響，1米的電纜的信號傳輸延時為5.3納秒。例如，主電纜的長度為300米，則信號在主電纜上的最大傳輸延時約為1.6微秒。1553B總線消息從BC端傳輸到RT端需要1.6微秒的傳輸延時，響應的狀態字從RT端到BC端也需要1.6微秒的傳輸延時。響應時間就增加了3.2微秒的傳輸延時，因此，BC端增加4微秒的最大響應時間（由1553B協議中規定的14微秒增加到18微秒）。
短截線是將1553B終端設備連接到主電纜的電纜。短截線的最大長度取決于它與主總線的連接方式，在直接耦合方式下，短截線長度不超過0.3米；在間接耦合方式下，短截線的長度不超過6米。
1.2間接耦合
間接耦合，又稱變壓器耦合。間接耦合是指終端通過一個次級隔離變壓器（如DBP20010）連接到主電纜上，隔離變壓器位于終端設備的外部，主電線兩端通過阻值等于電纜特征阻抗的電阻與耦合變壓器相連，以確保傳輸線不匹配造成的反射最小。間接耦合與直接耦合相比，具有較好的電氣隔離、阻抗匹配和較高的噪聲抑制性能，電氣隔離避免了終端故障或者短截線阻抗失配對主總線的影響，在實際的應用中應優先選擇變壓器耦合方式。
1.3直接耦合
直接耦合方式是指用短截線將終端直接連接到主電纜上（通常使用T性連接器），隔離電阻和變壓器位于終端設備的內部。在直接耦合情況下，雖然隔離電阻提供了在短接故障或終端短路的情況下對主總線的保護，但是實際使用過程中，要慎用或者不用直接耦合方式。因為一旦終端短路將會影響到整個總線通信，而直接短接也會極大影響總線上的阻抗匹配。
1.4 1553B總線連接規則
應盡量使用間接耦合方式，避免使用直接耦合方式；間接耦合方式的短截線長度應小于6米。如一定要使用直接耦合方式，短截線長度應小于0.3米；主電纜的長度小于100米。
2. 1553B總線組件
2.11553B電纜和連接器
1553B總線的主電纜和短截線都使用帶屏蔽雙絞線，電纜與電纜、電纜與1553B終端設備、電纜與耦合器之間都使用雙軸連接器進行連接（如PL75-47、CJ70-47、BJ76等），如圖2所示。
圖2 1553B連接器和電纜
2.2終端電阻
1553B主電纜兩端必須連接終端電阻，一般使用78歐姆，2瓦，精度為1%的電阻，如RT500078，終端電阻的外形如圖3所示：
圖3 終端電阻
在實際應用中終端電阻不是可選的，主電纜兩端的終端電阻必須要連接。
2.3總線耦合器和T型連接器
在間接耦合方式中，要使用總線耦合器連接1553B主電纜和短截線，耦合器可擴展1~8個短截口，常用的耦合器(DBP20010)如圖4所示：
圖4 總線耦合器
上圖為2個短截口的耦合器，左右兩側的接口用連接1553B主電纜，下側的2個短截口用于連接1553B終端設備。在實際應用中，請注意不要使用兩側的接口來連接終端設備，也不要使用下側的端接口來連接1553B主電纜。
在直接耦合方式中，使用T型連接器連接1553B主電纜和擴展1553B終端設備，常用的T型連接器（BN73）如圖5所示：
圖5 T型連接器
通過T型連接器擴展出來的1553B短截線長度應小于0.3米。
2.4 RFI端子
一般情況下，為防止電磁干擾、保持短截口清潔，在耦合器的未使用短截口需要連接RFI端子，常用的RFI端子（RT50000，RT50000nc）如圖6所示：
圖6 RFI端子
在實際使用中，由于終端電阻的阻抗遠小于1553B終端設備的阻抗，不能使用78歐姆的終端電阻（如RT500078）連接耦合器上未使用的短截口。如果沒有FRI端子，可以使未使用的短截口斷開，不連接任何端子。
3.搭建1553B總線系統
3.11553B總線系統的組件
在連接1553B總線之前，需要準備好1553B總線所需要的各個組件，包括1553B終端設備、1553B延長線、總線耦合器（或T型連接器）、終端電阻。該章節介紹了間接耦合方式的1553B總線連接方法，直接耦合方式，將圖中的總線耦合器換成T型連接器即可。
3.2連接2個1553B終端設備
在實驗室測試中，經常會遇到將使用2個1553B終端設備組成一個簡單的1553B總線系統，通常一個終端為BC，另外一個設備為RT。一般使用1個總線耦合器和2個終端電阻即可實現2個1553B終端設備的連接。
圖7 2個1553B終端設備連接圖
該種間接耦合方式連接的實物圖如下：
圖8 2個1553B終端設備連接實物圖
上圖的配置方式中，整個1553B主電纜是集成在總線耦合器中。另外一種等價的連接方式如下圖所示，使用2個總線耦合器連接方法：
圖9 等價的2個1553B終端設備連接圖
以上的連接方式，是組成1553B總線系統所需要的最基本組件。在實際的應用中，比較常見的錯誤就是使用1553B短截線直接將2個1553B終端設備連接在一起，不使用任何的總線耦合器(或T型連接器)和終端電阻。這種連接會造成1553B總線阻抗不匹配，嚴重時，會導致1553B數據傳輸錯誤。因此，在實際應用中，一定要嚴格遵守1553B總線的連接要求。
3.3 雙冗余總線的連接
絕大多數的1553B總線都是雙冗余的系統，雙冗余總線包括一個主總線（Bus A）和一個從總線（Bus B），雙冗余總線的連接方法如下圖所示：
圖10 雙冗余總線連接圖
在連接過程中，要保持Bus A和Bus B總線的相互獨立，不要使用一個總線耦合器將Bus A和Bus B總線連接在一起。
3.4 連接大型的1553B總線系統
在實際的應用中，可能會遇到將多個1553B終端設備連接在一起組成一個大型的1553B總線系統，下圖為一個由6個終端設備組成的雙冗余1553B總線系統。
圖11 復雜的雙冗余總線連接圖
在這個基本的拓撲結構上，可以通過添加或減少1553B終端設備，來搭建需要的1553B總線系統。要注意短截線的長度不要超過6米（在直接耦合方式下不超過0.3米），主電纜的總長度不超過100米。如果需要更長的主電纜的長度，需要考慮傳輸延時和傳輸線的影響。
總結：
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