一、1553B总线介绍

1、概述

1553总线是MIL－STD－1553总线的简称。

• 1553数据总线标准是20世纪70年代由美国公布的一种串行多路数据总线标准。
• 1553B是MIL－STD－1553B的简称。1553B是1553总线的第2个版本，后面的更新以notice的形式发布。

1553B总线是集中式的 时分 串行 多路复用数据总线。
1553B总线是 命令/响应式 数据总线。1553B总线用的是指令/响应型通信协议。
1553B总线为多冗余度总线型拓扑结构。
1553B总线的工作频率是1Mb/s（1Mbps）。
1553B总线数据传输方式为半双工。1553B总线具有双向传输特性。
1553B总线传输媒介为屏蔽双绞线。

• 1553B的传输介质有同轴电缆、屏蔽双绞线、光缆等，通过变压器藕合或直接藕合方式把终端藕合到总线上去。

1553B总线耦合方式有直接耦合和变压器耦合。

1553B总线编码采用曼彻斯特II码：

• 采用这种编码方式是因为适用于变压器耦合，由于直接耦合不利于终端故障隔离，会因为一个终端故障而造成整个总线网络的完全瘫痪，
  所以其协议中明确指出不推荐直接耦合方式。
• 曼彻斯特Ⅱ编码=差分曼彻斯特？
  • 不归零制编码：高电平代表1，低电平代表0
  • 曼彻斯特编码：电位由高到底代表1，电位由低到高代表0
  • 差分曼彻斯特编码：比特流之间电位无变化代表1，有变化代表0。
  • 

参考：
https://blog.csdn.net/qq_57260499/article/details/120149832

2、特性及应用

2.1 1553B总线主要特点是分布处理、集中控制和实时响应

• 一是实时性好
  • 1553B总线的数据传输率为1Mbps，每条消息最多包含32个字，传输一个固定不变的消息所需时间短。数据传输速率比一般的通讯网高。
• 二是合理的差错控制措施和特有的方式命令
  • 为确保数据传输的完整性，1553B采用了合理的差错控制措施――反馈重传纠错方法。
  • 当BC向某一RT发出一个命令或发送一个消息时，终端应在给定的响应时间内发回一个状态字，如果传输的消息有错，终端就拒绝发回状态字，由此报告上次消息传输无效。
  • 该特有命令方式，不仅使系统能完成数据通讯控制任务，还能检查故障情况并完成容错管理功能。
• 三是总线效率高
  • 总线形式的拓扑结构对总线效率的要求比较高，为此1553B对涉及总线效率指标的某些强制性要求如命令响应时间、消息间隔时间以及每次消息传输的最大和最小数据块的长度都有严格限制。
• 四是具有命令/响应以及“广播”通讯方式
  • BC能够以"广播"方式向所有RT发送一个时间同步消息，这样总线上的所有消息传输都由总线控制器发出的指令来控制，相关终端对指令应给予响应并执行操作。这种方式非常适合集中控制的分布式处理系统。

2.2 1553B总线特性是实时性和可靠性高

• 1553B总线如何保证实时性？

  • 半双工方式传输，传输协议为命令/响应的响应方式，保证实时响应速度。

• 1553B总线如何保证可靠性？【需要查协议原文，找到以下的具体内容？】

  • 其可靠性机制包括：防错功能、容错功能、错误隔离、错误检测和定位、错误校正、系统监控及系统恢复功能。
    • 防错功能：
    • 容错功能+错误隔离：
      • 典型的双冗余方式，有两个传输通道，第二条总线处于热备份状态，保证了良好的容错性和故障隔离，提高了可靠性。
    • 错误检测和定位：
    • 错误校正：
    • 系统监控及系统恢复：

2.3 1553B总线应用

• 由于实时性和可靠性高，广泛应用在当代的运输机和相当数量的民航客机以及军用飞机上，航天系统也广泛的应用这一总线。

• 对于动力传动一体化控制这种数据通信种类多、数据量大、实时性要求较高、网络节点少的系统，1553B总线比现有的绝大多数总线具有更多的性能优势。

• 由于传输速率、传输距离、远程终端数，能较好的满足各类中小型舰艇以及潜艇系统通信的要求，故应用十分普及。

• 由于价格高昂，限制了它在工业领域的普遍性应用。

• 主要应用什么场合？

  • a. 信息需要在总线终端之间通过数字通信通道传输；
  • b. 所有总线终端的和用于总线终端之间连接的电气接口需要的是标准定义的接口；
  • c. 信息要求以一种可靠的、确定的、命令/回应的方式传输。

3、硬件组成

1553B总线，系统硬件部分主要由3部分组成，3种终端：

• 总线控制端（BC:Bus Control），BC作为总线通讯的发起者和组织者，负责总线调度、管理。
• 远程终端（RT：Remote Terminal），RT表示总线网络中的各个通讯节点。
  • 他是用于电子系统到数据总线上的接口，他在BC的控制下发送数据或接收数据。
  • 最多支持31个RT。
    • 为什么1553最多只能支持31个终端（子系统）？因为1553B设计了二十位字长，其中留给终端的地址位只有五位，即从00000B-11111B，所以1553B最多支持31个终端。
• 总线监视端（MT：Monitor Terminal），MT用于监视总线的运行。
  • MT又叫总线监控器（BM：Bus Mointor）。
  • 监控总线上的信息传输，以完成对总线上的数据源进行记录和分析，但他本身不参与总线的通信。

一般情况下，这3部分通过1个多路总线接口（MBI）来完成。可把MBI嵌在计算机内。

4、消息

4.1 1553B总线有10种消息传输格式

• 对于应用层，常用的就3种点到点格式：BC到RT、RT到BC、RT到RT。
  • ①BC到RT：BC向RT发送一个表示发送数据的控制字和数据字，指令字与数据字连续发送。RT回送BC一个状态字。
  • ②RT到BC：BC向RT发送一个表示接收数据的控制字，RT回送BC一个状态字后，紧接着连续发送指定数据的数据字。
  • ③RT到RT：BC向RT1发送一个表示接收数据的控制字，紧接着向RT2发送一个表示发送数据的控制字，随后RT2发出状态字和对应的数据字，RT1接收到数据字后，给BC回送一个状态字。
• 其他消息格式：
  • ④方式命令（无数据）
  • ⑤方式命令（有数据：发送）
  • ⑥方式命令（有数据：接收）
  • ⑦广播消息-BC到RTs
  • ⑧广播消息-RT到RTs
  • ⑨广播消息-方式命令无数据
  • ⑩广播消息-方式命令有数据
  • 具体参考：https://blog.csdn.net/qq_42330920/article/details/113770444
• 所有的消息字都采用曼彻斯特II码构成。

4.2 1553B总线的消息结构

• 所有的字分为三类:命令字、数据字和状态字。

  • 命令字位于每条消息的起始部分，其内容规定了该次传输的具体要求。
  • 状态字只能由RT发出，它的内容代表RT对BC发出的有效命令的反馈。BC可以根据状态字的内容来决定下一步采取什么样的操作。
  • 数据字既可以由BC传输到某RT，也可以从某RT传输至BC，或者从某RT传输到另一RT，它的内容代表传输的数据。

• 每条消息最短2个字，最长32个字。每个字的长度为20位，前3位为单字的同步字头，中间16个有效信息位，最后是1个奇偶校验位。

  • 有效信息(16位)及奇偶校验位在总线上以曼彻斯特码的形式进行传输，传输一位的时间为1 μS(即码速率为1MHz)。
  • 同步字头占3位，先正后负为命令字和状态字，先负后正为数据字。

更多参考：
https://www.cnblogs.com/zhang-peng/articles/14012871.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/425777426
http://www.horntech.cn/techDocuments/1553_Standard_Cn.pdf
https://www.altadt.com/wp-content/uploads/dlm_uploads/2013/11/Alta-MIL-STD-1553-Tutorial-and-Reference-RevA.pdf 【英文版标准】

二、疑惑

1、块状态字 block status

1553硬件的通信状态字，不是协议中的状态字/数据字/命令字。

Area A栈指针的位置是固定的，指针的数值是0000，表示栈区A就从0000开始。栈区A每4个字表示一个消息描述，消息描述的第1个字为块状态字。

参考：
https://www.cnblogs.com/yanhc/p/12535548.html