ARINC 429 - ARINC 429

ARINC 429 , „Mark33 Digital Information Transfer System (DITS)“, je také známý jako technická norma Aeronautical Radio INC. (ARINC) pro převládající datovou sběrnici avioniky používanou u většiny komerčních a dopravních letadel vyšší třídy. Definuje fyzická a elektrická rozhraní dvouvodičové datové sběrnice a datový protokol na podporu místní letecké sítě letecké elektroniky .

Technický popis

Střední a signalizace

ARINC 429 je standard pro přenos dat pro leteckou avioniku. Využívá samočinný, synchronizační protokol datové sběrnice (Tx a Rx jsou na samostatných portech). Fyzické propojovací vodiče jsou kroucené páry přenášené vyváženou diferenciální signalizací . Datová slova mají délku 32 bitů a většina zpráv se skládá z jednoho datového slova. Zprávy jsou přenášeny buď rychlostí 12,5 nebo 100 kbit/s do dalších prvků systému, které monitorují zprávy sběrnice. Vysílač neustále vysílá buď 32bitová datová slova, nebo stav NULL (0 Voltů). Jeden pár vodičů je omezen na jeden vysílač a ne více než 20 přijímačů. Protokol umožňuje automatické taktování na konci přijímače, čímž se eliminuje nutnost přenosu hodinových dat. ARINC 429 je alternativou k MIL-STD-1553 .

Číslování bitů, pořadí přenosu a bitový význam

Přenosová jednotka ARINC 429 je 32bitový rámec s pevnou délkou , který standard označuje jako „slovo“. Bity ve slově ARINC 429 jsou sériově identifikovány od bitu číslo 1 do bitu číslo 32 nebo jednoduše od bitu 1 do bitu 32. Pole a datové struktury slova ARINC 429 jsou definovány z hlediska tohoto číslování.

I když je běžné ilustrovat rámce sériových protokolů postupující v čase zprava doleva, v rámci standardu ARINC se běžně používá obrácené řazení. I když přenos slov ARINC 429 začíná bitem 1 a končí bitem 32, je běžné diagramovat a popisovat slova ARINC 429 v pořadí od bitu 32 do bitu 1. V nejjednodušším smyslu, zatímco přenosové pořadí bitů (od prvního přenášený bit do posledního přenášeného bitu) pro 32bitový rámec je obvykle znázorněn jako

První bit> 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, ... 29, 30, 31, 32 <Poslední bit,

tato posloupnost je často znázorněna v publikacích ARINC 429 v opačném směru jako

Poslední bit> 32, 31, 30, 29, ... 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 <První bit.

Obecně, když je formát slova ARINC 429 znázorněn bitem 32 vlevo, jsou číselné reprezentace v datovém poli čteny s nejvýznamnějším bitem vlevo. V této konkrétní prezentaci pořadí bitů však pole Label čte se svým nejvýznamnějším bitem vpravo. Podobně jako pole identifikátorů protokolu CAN jsou pole popisků ARINC 429 přenášena nejdříve jako nejvýznamnější bit. Stejně jako protokol UART se však binárně kódovaná desetinná čísla a binární čísla v datových polích ARINC 429 obecně nejprve přenášejí jako nejméně významný bit.

Někteří dodavatelé zařízení zveřejňují pořadí přenosu bitů jako

První bit> 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 9, 10, 11, 12, 13… 32 <Poslední bit.

Dodavatelé, kteří používají tuto reprezentaci, ve skutečnosti přečíslovali bity v poli Label a převedli 1 bitové číslování MSB standardu pro toto pole na 1 bitové číslování LSB. Toto přečíslování zdůrazňuje relativní obrácení „bitové endianity“ mezi reprezentací Label a reprezentací číselných dat, jak je definováno ve standardu ARINC 429. Za zmínku stojí, jak je číslování bitů 87654321 podobné číslování bitů 76543210 běžné v digitálním zařízení; ale obrácené od číslování bitů 12345678 definovaného pro pole ARINC 429 Label.

Toto pomyslné obrácení také odráží historické detaily implementace. Vysílače a přijímače ARINC 429 byly implementovány s 32bitovými posuvnými registry . Paralelní přístup k tomuto posuvného registru je často oktet orientovaná. Pořadí bitů oktetového přístupu je bitové pořadí přístupového zařízení, což je obvykle LSB 0 ; a sériový přenos je uspořádán tak, že jako první je vyslán nejméně významný bit z každého oktetu. V běžné praxi tedy přístupové zařízení zapsalo nebo přečetlo „obrácený štítek“ (například pro přenos Label 213 ₈ [nebo 8B ₁₆ ] se bitově obrácená hodnota D1 ₁₆ zapíše do oktetu Label). Novější nebo „vylepšené“ transceivery mohou být konfigurovány tak, aby obrátily pořadí bitů pole Label „v hardwaru“.

Formát Word

Každé slovo ARINC 429 je 32bitová sekvence, která obsahuje pět polí:

Bit 32 je paritní bit a slouží k ověření, že slovo nebylo během přenosu poškozeno nebo zkomoleno. Každý kanál ARINC 429 obvykle používá „lichou“ paritu - ve slově musí být lichý počet „1“ bitů. Tento bit je nastaven na 0 nebo 1, aby bylo zajištěno, že správný počet bitů je nastaven na 1 ve slově.

Bity 30 až 31 jsou Sign/Status Matrix (SSM) - tyto bity mohou mít různá kódování závislá na konkrétní reprezentaci dat aplikované na dané slovo:

• Ve všech případech využívajících SSM mohou být tyto bity zakódovány pro označení:

Normální provoz (NE) - označuje, že data v tomto slově jsou považována za správná data.

Funkční test (FT) - Udává, že data poskytuje zdroj testu.

Failure Warning (FW) - Udává poruchu, kvůli které jsou data podezřelá nebo chybí.

No Computed Data (NCD) - Udává, že data chybí nebo jsou nepřesná z jiného důvodu než selhání. Pokud se například autopilot nezapne, příkazy autopilota se zobrazí jako NCD.

• V případě reprezentace binárních kódovaných desetinných míst (BCD) může SSM také označovat znak (+/-) dat nebo některé informace analogické k podpisu, například orientaci (sever/jih; východ/západ). Pokud je to indikující znak, SSM je také považován za indikující normální provoz.
• V případě reprezentace podepsaných binárních čísel (BNR) dvěma komplementy bit 29 představuje znak čísla ; to znamená, že označení znaku je v tomto případě delegováno na bit 29.
• V případě diskrétní reprezentace dat (např. Bitová pole) má SSM jiné kódování bez znaménka.

SSM		Kódování SSM závislé na datech:
Bit 31	Bit 30	Matice Sign/Status pro data BCD	Stavová matice pro data BNR	Stavová matice pro diskrétní data
0	0	Plus, sever, východ, vpravo, do, výše	Varování před selháním (FW)	Ověřená data, normální provoz
0	1	Žádná počítačová data (NCD)	Žádná počítačová data (NCD)	Žádná počítačová data (NCD)
1	0	Funkční test (FT)	Funkční test (FT)	Funkční test (FT)
1	1	Mínus, jih, západ, vlevo, zdola, zdola	Normální provoz (NE)	Varování před selháním (FW)

Bit 29	Podepsat matici pro data BNR
0	Plus, sever, východ, vpravo, do, výše
1	Mínus, jih, západ, vlevo, zdola, zdola

Bity 11 až 29 obsahují data. Diskrétní data v bitovém poli , BCD ( Binary Coded Decimal ) a BNR ( Binary Number Representation ) jsou běžné datové formáty ARINC 429. Datové formáty mohou být také smíšené.

Bity 9 a 10 jsou identifikátory zdroje/cíle (SDI) a mohou označovat zamýšlený přijímač nebo častěji označovat vysílací subsystém.

Bity 1 až 8 obsahují návěští (popisná slova) vyjádřená v osmičkách ( číslování 1 bitů MSB ), identifikující datový typ.

Obrázek níže ilustruje mnoho konceptů vysvětlených v sousedních částech. Na tomto obrázku je štítek (260) zobrazen červeně, Data modrozeleně a Parita bitově tmavě modře.

Štítky

Ilustrace systému indikace a detekce rychlosti letu v letadle fly-by-wire

Pokyny ke štítkům jsou součástí specifikace ARINC 429 pro různá zařízení. Každé letadlo bude obsahovat řadu různých systémů, jako jsou počítače pro řízení letu , inerciální referenční systémy , počítače pro data o vzduchu , radarové výškoměry , rádia a senzory GPS . Pro každý typ zařízení je definována sada standardních parametrů, která je společná pro všechny výrobce a modely. Například jakýkoli počítač se vzduchovými daty poskytne barometrickou výšku letadla jako štítek 203. To umožňuje určitý stupeň zaměnitelnosti částí, protože všechny počítače se vzduchovými daty se chovají z velké části stejným způsobem. Existuje však jen omezený počet štítků, a proto štítek 203 může mít například zcela jiný význam, pokud je odeslán například snímačem GPS. Velmi běžně potřebné parametry letadel však používají stejný štítek bez ohledu na zdroj. Stejně jako u jakékoli specifikace se každý výrobce mírně liší od formální specifikace, například poskytnutím dalších údajů nad rámec specifikace, vynecháním některých údajů doporučených specifikací nebo jinými různými změnami.

Ochrana před rušením

Avionické systémy musí splňovat environmentální požadavky, obvykle uváděné jako environmentální kategorie RTCA DO-160. ARINC 429 využívá několik fyzických, elektrických a protokolárních technik k minimalizaci elektromagnetického rušení palubních rádií a dalšího vybavení, například prostřednictvím jiných přenosových kabelů .

Jeho kabeláž je stíněná kroucená dvojlinka 70 Ω . Signalizace ARINC definuje rozdíl 10 Vp mezi úrovněmi Data A a Data B v rámci bipolárního přenosu (tj. 5 V na datech A a -5 V na datech B by představovalo platný řídící signál) a specifikace definuje přijatelný nárůst a pokles napětí krát.

Kódování dat ARINC 429 využívá komplementární diferenciální bipolární přenosovou vlnu návratu k nule (BPRZ), což dále snižuje emise EMI ze samotného kabelu.

Vývojové nástroje

Při vývoji a/nebo odstraňování problémů se sběrnicí ARINC 429 může být zkoumání hardwarových signálů velmi důležité pro nalezení problémů. Protokol analyzátor je užitečné pro sběr, analýzu, dekódování a ukládání signálů.

Viz také

• ARINC 615 definuje protokol vysokorychlostního zavaděče dat navrstvený na fyzickou vrstvu ARINC 429.
• ARINC 629 definuje vysokorychlostní rozšíření TDMA s více vysílači na ARINC 429, které je nahrazeno AFDX .
• ARINC 664.7 (viz AFDX) definuje použití deterministické ethernetové sítě jako avionické databáze v pozdějších letadlech, jako jsou Airbus A380 a Boeing 787 . Tento standard definuje virtuální připojení point-to-point implementující stejný koncept jako v ARINC 429. Na rozdíl od 429 tato spojení neexistují fyzicky, ale jako logická spojení TDMA .
• ARINC 708 definuje protokol pro přenos dat meteorologického radaru . Zatímco převodovka 708 je zjednodušenou verzí MIL-STD-1553 , ovládání komponent ARINC 708 bylo standardizováno prostřednictvím štítků ARINC 429.
• ARINC 828 definuje rozhraní Electronic Flight Bag ( EFB ) používaná ve všech typech letadel a zahrnuje mimo jiné rozhraní ARINC 429.
• MIL-STD-1553 , standard vojenského autobusu pro „sdílený sériový autobus“, často používaný místo ARINC 429.

Reference

externí odkazy