曼徹斯特編碼原理

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1、曼徹斯特編碼原理網(wǎng)絡(luò)121張志強(qiáng)201200824130數(shù)據(jù)總線是為不同的系統(tǒng)之間提供數(shù)據(jù)和信息交換的媒介，這就類似于個(gè)人計(jì)算機(jī)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)之間局域網(wǎng)式的互連，MIL-STD-1553B總線協(xié)議是在1978年誕生于美國(guó)國(guó)防部的，它早前作為的是一種定義了數(shù)據(jù)總線電氣和協(xié)議特性的軍事標(biāo)準(zhǔn)。?一、?1553B的歷史發(fā)展與應(yīng)用?????MIL-STD-1553B是一種在航空電子系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用的總線協(xié)議，它的全稱是飛機(jī)內(nèi)部時(shí)分命令多路響應(yīng)數(shù)據(jù)總線，它的發(fā)展可以追溯到1968年。美國(guó)政府軍事部門經(jīng)過三年的修訂，于1973年8月公

2、布了MIL-STD-1553，這個(gè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)使用者就是F-16戰(zhàn)斗機(jī)。而美國(guó)國(guó)防部1975年4月30日所發(fā)布的MIL-STD-1553A就是在此基礎(chǔ)上不斷發(fā)展衍變而來，并為F-16戰(zhàn)斗機(jī)和AH-64A?Apache直升機(jī)所首先運(yùn)用。在此之后，通過一系列現(xiàn)實(shí)操作所積累起來的經(jīng)驗(yàn)，在1553A的基礎(chǔ)上，SAE又加入了許多定義和額外的應(yīng)用能力于其中，這就是1553B標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，它于1978年9月21日由SAE公布，一直沿用至今。不過1553B也在不斷進(jìn)行著一些改動(dòng)。為了將該標(biāo)準(zhǔn)僅僅應(yīng)用于空軍系統(tǒng)，1980年美國(guó)空軍曾經(jīng)對(duì)1

3、553B標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用選擇實(shí)施了諸多限制，但是工業(yè)界卻普遍認(rèn)為這樣的做法大大低估了1553B的應(yīng)用能力，它應(yīng)該擁有更廣泛的使用權(quán)限。?現(xiàn)在的MIL-STD-1553B在軍用航空電子系統(tǒng)中應(yīng)用范圍非常廣泛，比如衛(wèi)星通信系統(tǒng)、國(guó)際空間站的空間地址探尋、大規(guī)模交通控制、航空燃料補(bǔ)給等等，甚至包括在了一系列的發(fā)射器和服務(wù)器中，比如飛行器和發(fā)射器的基本接口。除此以外，海軍的艦艇、潛水艇、陸軍的直升機(jī)和坦克，這些都用到了1553B總線協(xié)議；對(duì)商業(yè)領(lǐng)域來說，地鐵、產(chǎn)品制造生產(chǎn)線也已運(yùn)用到了該標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。?二、1553B數(shù)據(jù)總線規(guī)則?1553

4、B總線上的信息是以消息(Message)的形式調(diào)制成曼徹斯特碼進(jìn)行傳輸?shù)?。每條消息最長(zhǎng)由32個(gè)字組成，所有的字分為三類:命令字、數(shù)據(jù)字和狀態(tài)字。每類字的長(zhǎng)度為20位，有效信息位是16位，每個(gè)字的前3位為單字的同步字頭，而最后1位是奇偶校驗(yàn)位。有效信息(16位)及奇偶校驗(yàn)位在總線上以曼徹斯特碼的形式進(jìn)行傳輸，傳輸一位的時(shí)間為1?S(即碼速率為1MHz)。同步字頭占3位，先正后負(fù)為命令字和狀態(tài)字，先負(fù)后正為數(shù)據(jù)字。在這三種類型的字中，命令字位于每條消息的起始部分，其內(nèi)容規(guī)定了該次傳輸?shù)木唧w要求。1553B總線曼徹斯特碼編碼器

5、的主要功能就是把來自外部的并行二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為1553B總線上傳輸?shù)拇行畔?，并且?duì)這些串行數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特碼編碼，再加上同步頭和奇偶校驗(yàn)碼，使之成為能夠以1553B總線協(xié)議所要求的格式在總線中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。1553B總線能掛31個(gè)遠(yuǎn)置終端，1553B總線采用指令/響應(yīng)型通信協(xié)議，它有三種終端類型：總線控制器（BC）、遠(yuǎn)程終端（RT）和總線監(jiān)視器（BM）；信息格式有BC到RT、RT到BC、RT到RT、廣播方式和系統(tǒng)控制方式；傳輸媒介為屏蔽雙絞線，1553B總線耦合方式有直接耦合和變壓器耦合；1553B總線為多冗余度總線型拓

6、撲結(jié)構(gòu)，具有雙向傳輸特性，其傳輸速度為1Mbps傳輸方式為半雙工方式，采用曼徹斯特碼進(jìn)行編碼傳輸。采用這種編碼方式是因?yàn)檫m用于變壓器耦合，由于直接耦合不利于終端故障隔離，會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)終端故障而造成整個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)的完全癱瘓，所以其協(xié)議中明確指出不推薦使用直接耦合方式。?狀態(tài)字只能由RT發(fā)出，它的內(nèi)容代表RT對(duì)BC發(fā)出的有效命令的反饋。BC可以根據(jù)狀態(tài)字的內(nèi)容來決定下一步采取什么樣的操作。數(shù)據(jù)字既可以由BC傳輸?shù)侥砇T，也可以從某RT傳輸至BC，或者從某RT傳輸?shù)搅硪籖T，它的內(nèi)容代表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。??1553B總線上消息傳輸?shù)倪^

7、程是:總線控制器向某一終端發(fā)布一個(gè)接收/發(fā)送指令，終端在給定的響應(yīng)時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)回一個(gè)狀態(tài)字并執(zhí)行消息的接收/發(fā)送。BC通過驗(yàn)收RT回答的狀態(tài)字來檢驗(yàn)傳輸是否成功并做后續(xù)的操作。消息是構(gòu)成1553B總線通訊的基本單位，如果需要完成一定的功能，就要將多個(gè)消息組織起來，形成一個(gè)新的結(jié)構(gòu)叫做幀(Frame)。完成一個(gè)消息的時(shí)間稱為消息時(shí)間，兩個(gè)消息之間的間隔稱為消息間隔時(shí)間，完成一個(gè)幀的時(shí)間稱為幀時(shí)間。在實(shí)際應(yīng)用中這三種時(shí)間都是可以通過編程設(shè)置的。曼徹斯特編碼，也叫做相位編碼(PE)，是一個(gè)同步時(shí)鐘編碼技術(shù)，被物理層使用來編碼一

8、個(gè)同步位流的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)。在曼徹斯特編碼中，用電壓跳變的相位不同來區(qū)分1和0，即用正的電壓跳變表示0，用負(fù)的電壓跳變表示1。因此，這種編碼也稱為相應(yīng)編碼。由于跳變都發(fā)生在每一個(gè)碼元的中間，接收端可以方便地利用它作為位同步時(shí)鐘，這種編碼也稱為自同步編碼。??曼徹斯特編碼電平跳變的規(guī)則是：低電平的中間時(shí)刻跳變表示‘0’，用