1553B总线也就是MIL-STD-1553B这一种总线, 它采用的是双同轴电缆来进行差分信号的传输, 这个接口的电气特性是由三个主要的要素一起来进行定义的, 这三个要素分别是信号电压电平、终端电阻以及波形时序, 这三大要素共同构成了总线节点之间进行可靠通信的一个刚性的约束条件。
差分信号电压电平
1553B总线接口使用的是两线制的方式, 这里的两根线分别被标注为TX+和TX-。在驱动方式上, 它采用的是差分驱动。至于各个状态的电压都有明确的规定, 具体如下。
这种情况就是所谓的有源电平, 或者你干脆直接用英文单词 Active 来指代，意思是说 TX+ 端的电压得处在负一点伏特到负四点四伏特这个区间里面, 而与此同时 TX- 端的电压必须处在正一点伏特到正四点四伏特这个范围之中, 又或者的情况是两条线呈现互补的状态。
指的是那种和无源电平完全相反的状态, 也就是处于非活动的那个状态, 这时候差分电压会直接穿过零点。
最小差分电压指的是在有源的状态之下, TX+与TX-这两个引脚之间的差分电压的绝对值, 是不能小于2 V的。
关于所有电压的测量, 我们是把电缆的屏蔽层给当作公共接地来用的, 所以, 所有的测量值, 都是以这个地为参照基点来算出来的。
终端与电缆参数
终端电阻是指: 在总线两端各接入阻值为120欧姆的终端电阻, 允许误差范围是正负百分之五。这样做的目的是匹配电缆特性阻抗, 抑制信号反射现象发生。
电缆规格的推荐情况是选用50 Ω双同轴电缆, 举个例子像RG-58C/U这种类型。单芯所具备的特性阻抗需要保持在50 Ω, 并且允许上下浮动5 Ω的误差值。电缆的外径和屏蔽层的具体情况, 必须符合MIL-W-22759这一标准的具体要求。
最大总线长度是262 m, 也就是换算成英尺的话等于860 ft。
关于节点数量的上限问题, 需要明确的是总线控制器BC的最大数量是3个, 而远程终端RT的最大数量则设定为17个。
波形与传输时序
在数据速率这个方面, 它的具体数值是1 Mbit/s, 这里的偏差范围是被限制在了±0.1%。
每个字符的格式是这样设定的, 每一个字符占用了20 bit的空间, 具体包括19位用于存放数据和1位用来做奇校验, 整个传输过程所需的时间是20 μs。
在接口输出端的位置, 差分电压从百分之十变化到百分之九十的过程中, 所经历的时间被称为上升或下降时间。这个时间的长度不允许超过一微秒。
帧的结构是这样的, 命令帧或者状态帧由3个词来组成, 数据帧则由5个词来组成, 各个词之间是没有间隙的, 要连续发送。
接口合规与测量要点
节点接口电路的设计, 需要去满足 MIL-STD-1553B 的第4.2节里面的全部指标要求。
1. 有源电压窗口和无源电压窗口这两个, 都是不可以超出限制的规定范围的。
2. 终端电阻的实际阻抗数值需要进行控制, 需要把它放在规定的区间里面去, 这个区间的下限是108欧姆, 上限是132欧姆。
3. 把电缆的屏蔽层跟节点的设备外壳连接在一起, 让这些地方的电位保持一致, 这个操作是一定要做的, 千万不要省略端接电阻那个环节。
4. 当总线处于空闲状态的时候, 这两个线都得处在没有主动输出的那个电平上面, 这种情况之下, 这两根线是不允许随便悬在那里的。
5. 每个节点上的接口都得去做测试, 这些测试包括ESD静电放电测试, 里面的参数是接触电压±4千伏和空气电压±8千伏, 另外还需要做EMI电磁干扰的屏蔽测试。
以上说的这些参数, 就是设计总线接口和做验收测试的时候, 用来作为完整根据的东西。要是里面的单个项目里有一项对不上, 都会让位错误率升高, 或者导致各个节点互相之间没法通信。
你要找的是完整的技术手册、测试规范以及HIL验证方案, 在那里他们会发布1553B总线接口设计指南和合规检测文档。这个覆盖面非常广, 它能覆盖从原理图评审开始, 一直到整机联试结束之间的所有标准, 这整个链路的标准都会包含在内。
