原標(biāo)題：ARINC659總線(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)/工作原理以及特點(diǎn)

ARINC659總線(xiàn)是一種多路串行通信總線(xiàn)，主要用于機(jī)架式綜合模塊航空電子系統(tǒng)（IMA）之間的數(shù)據(jù)傳送。以下是對(duì)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)的詳細(xì)分析：

一、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1. LRM模塊與總線(xiàn)接口

• 在航空電子系統(tǒng)中，各LRM（Line Replaceable Module，在線(xiàn)可更換模塊）模塊之間通過(guò)ARINC659底板總線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

• 每個(gè)LRM模塊包含2個(gè)總線(xiàn)接口單元BIU（Bus Interface Unit，總線(xiàn)接口單元），分別標(biāo)記為BIUx和BIUy。

• 每個(gè)BIU有A、B兩個(gè)總線(xiàn)對(duì)，每個(gè)總線(xiàn)對(duì)包含“x”和“y”兩條總線(xiàn)，即Ax、Ay、Bx、By共4條總線(xiàn)。

2. 總線(xiàn)組成與信號(hào)線(xiàn)

• 每條總線(xiàn)有單獨(dú)的1條時(shí)鐘線(xiàn)和2條數(shù)據(jù)線(xiàn)，且在各時(shí)鐘周期內(nèi)能傳輸2個(gè)數(shù)據(jù)位。

• 每條總線(xiàn)都有各自的收發(fā)器，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

• ARINC659底板總線(xiàn)還包括測(cè)試總線(xiàn)，用于完成命令表的加載功能，它與數(shù)據(jù)總線(xiàn)分離，具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)通路。

二、工作原理

1. 命令表驅(qū)動(dòng)的通信機(jī)制

• ARINC659總線(xiàn)的工作機(jī)制是由命令表驅(qū)動(dòng)的比例訪(fǎng)問(wèn)（TDPA）的通信機(jī)制。

• 各LRM模塊上的宿主機(jī)通過(guò)對(duì)其BIU內(nèi)部進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，由主機(jī)接口對(duì)BIU模塊進(jìn)行控制。BIU操作命令以命令表的形式通過(guò)編譯軟件編制好。

• 在LRM模塊執(zhí)行相應(yīng)的命令之前，需將接收數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間分配好。然后，將編制好的命令表加載到LRM模塊中。

2. 數(shù)據(jù)傳輸與同步

• 當(dāng)系統(tǒng)上電后，各LRM模塊的BIU開(kāi)始進(jìn)行命令表讀取，并解析需要執(zhí)行的命令。

• 按照預(yù)先設(shè)定好的命令表內(nèi)容格式，BIU進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)命令時(shí)，可將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)送到ARINC659總線(xiàn)上，或?qū)⒖偩€(xiàn)上收到的數(shù)據(jù)通過(guò)主機(jī)接口發(fā)送給宿主機(jī)。

• 當(dāng)其進(jìn)行同步脈沖的收發(fā)命令時(shí)，通過(guò)發(fā)送或接收總線(xiàn)上的同步脈沖實(shí)現(xiàn)各模塊間同步狀態(tài)的切換和保持。在A(yíng)RINC659總線(xiàn)系統(tǒng)中，同步是實(shí)現(xiàn)TDPA協(xié)議的前提和關(guān)鍵。

三、特點(diǎn)

1. 高可靠性

• 由于總線(xiàn)的冗余機(jī)制——4條總線(xiàn)進(jìn)行相同的數(shù)據(jù)傳輸，使ARINC659總線(xiàn)具有高可靠性。

• 數(shù)據(jù)傳輸按照不同的編碼規(guī)則進(jìn)行編碼后傳輸，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。

• 在A(yíng)RINC659協(xié)議中，通過(guò)一系列隔離機(jī)制也在物理層增加了系統(tǒng)的可靠性。

2. 強(qiáng)容錯(cuò)能力

• ARINC659總線(xiàn)采用4條雙-雙備份的串行總線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)，其容錯(cuò)能力優(yōu)于傳統(tǒng)的雙-雙余度總線(xiàn)，且復(fù)雜性也小于傳統(tǒng)的四余度總線(xiàn)。

• 數(shù)據(jù)通過(guò)交叉校驗(yàn)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)和容錯(cuò)，檢測(cè)規(guī)則按照Ax=Ay，Bx=By，Ax=By及Bx=Ay進(jìn)行。

3. 中高數(shù)據(jù)吞吐量

• 時(shí)鐘采用30MHz，最大數(shù)據(jù)傳輸速率接近60Mb/s，滿(mǎn)足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/span>

4. 嚴(yán)格的故障隔離及糾錯(cuò)能力

• LRM模塊按照命令向總線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)和從總線(xiàn)上接收數(shù)據(jù)，在此期間按照數(shù)據(jù)校驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行故障檢測(cè)。

• LRM模塊對(duì)4條總線(xiàn)上接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和糾錯(cuò)，且對(duì)不可糾錯(cuò)的數(shù)據(jù)，要根據(jù)相應(yīng)消息描述中的規(guī)則來(lái)處理。

5. 高效的總線(xiàn)利用率

• 按照TDPA協(xié)議，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)ARINC659底板總線(xiàn)可避免將傳統(tǒng)串行總線(xiàn)上的起始、結(jié)束、錯(cuò)誤校驗(yàn)等字符進(jìn)行傳輸，減少了該類(lèi)因非數(shù)據(jù)信息字符傳輸而占用的總線(xiàn)帶寬。

• 同時(shí)也消除了傳輸?shù)牡刂峰e(cuò)誤的可能，相比ARINC659底板總線(xiàn)可傳輸更多的有效數(shù)據(jù)，且具有更高的總線(xiàn)利用率。

綜上所述，ARINC659總線(xiàn)以其高可靠性、強(qiáng)容錯(cuò)能力、中高數(shù)據(jù)吞吐量、嚴(yán)格的故障隔離及糾錯(cuò)能力以及高效的總線(xiàn)利用率等特點(diǎn)，在航空電子、空間飛行器電子、工業(yè)安全關(guān)鍵控制領(lǐng)域等綜合化電子系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用需求。