曼彻斯特编码原理.docx

曼彻斯特编码原理网络121张志强201200824130数据总线是为不同的系统之间提供数据和信息交换的 媒介，这就类似于个人计算机和办公自动化系统之间局域网 式的互连，MIL-STD-1553B总线协议是在1978年诞生于美国 国防部的，它早前作为的是一种定义了数据总线电气和协议 特性的军事标准一、1553B的历史发展与应用MIL-STD-1553B是一种在航空电子系统中广泛运用的 总线协议，它的全称是飞机内部时分命令多路响应数据总线， 它的发展可以追溯到1968年美国政府军事部门经过三年 的修订，于1973年8月公布了 MIL-STD-1553，这个内部标 准的第一个使用者就是F-16战斗机而美国国防部1975年 4月30日所发布的MIL-STD-1553A就是在此基础上不断发展 衍变而来，并为F-16战斗机和AH-64A Apache直升机所首先 运用在此之后，通过一系列现实操作所积累起来的经验， 在1553A的基础上，SAE又加入了许多定义和额外的应用能 力于其中，这就是1553B标准协议，它于1978年9月21日 由SAE公布，一直沿用至今不过1553B也在不断进行着一 些改动。

为了将该标准仅仅应用于空军系统，1980年美国空 军曾经对1553B标准的应用选择实施了诸多限制，但是工业 界却普遍认为这样的做法大大低估了 1553B的应用能力，它 应该拥有更广泛的使用权限现在的MIL-STD-1553B在军用航空电子系统中应用范围 非常广泛，比如卫星通信系统、国际空间站的空间地址探寻、 大规模交通控制、航空燃料补给等等，甚至包括在了一系列 的发射器和服务器中，比如飞行器和发射器的基本接口除 此以外，海军的舰艇、潜水艇、陆军的直升机和坦克，这些 都用到了 1553B总线协议；对商业领域来说，地铁、产品制 造生产线也已运用到了该标准协议二、1553B数据总线规则1553B总线上的信息是以消息（Message）的形式调制成曼 彻斯特码进行传输的每条消息最长由32个字组成，所有 的字分为三类:命令字、数据字和状态字每类字的长度为 20位，有效信息位是16位，每个字的前3位为单字的同步 字头，而最后1位是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 S（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。

在这三种类型的字中， 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1553B总线曼彻斯特码编码器的主要功能就是把 来自外部的并行二进制数据转化为1553B总线上传输的串行 信息，并且对这些串行数据进行曼彻斯特码编码，再加上同 步头和奇偶校验码，使之成为能够以1553B总线协议所要求 的格式在总线中传输的数据1553B总线能挂31个远置终端，1553B总线采用指令/ 响应型通信协议，它有三种终端类型：总线控制器（BC）、 远程终端（RT）和总线监视器（BM）；信息格式有BC到RT、 RT到BC、RT到RT、广播方式和系统控制方式；传输媒介为 屏蔽双绞线，1553B总线耦合方式有直接耦合和变压器耦合; 1553B总线为多冗余度总线型拓扑结构，具有双向传输特性， 其传输速度为1Mbps传输方式为半双工方式，采用曼彻斯特 码进行编码传输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 不推荐使用直接耦合方式状态字只能由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传输至日或者从某RT传输到另一 RT，它的内容 代表传输的数据1553B总线上消息传输的过程是：总线控制器向某一终 端发布一个接收/发送指令，终端在给定的响应时间范围内发 回一个状态字并执行消息的接收/发送BC通过验收RT回答 的状态字来检验传输是否成功并做后续的操作消息是构成 1553B总线通讯的基本单位，如果需要完成一定的功能，就 要将多个消息组织起来，形成一个新的结构叫做帧(Frame)o 完成一个消息的时间称为消息时间，两个消息之间的间隔称 为消息间隔时间，完成一个帧的时间称为帧时间在实际应 用中这三种时间都是可以通过编程设置的曼彻斯特编码，也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟 编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据 在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0， 即用正的电压跳变表示0，用负的电压跳变表示1因此， 这种编码也称为相应编码由于跳变都发生在每一个码元的 中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，这种编码 也称为自同步编码曼彻斯特编码电平跳变的规则是：低电平的中间时刻跳 变表示‘0’，用高电平中间时刻的跳变表示‘1’，如下图3.2 所示。

因而这样防止时钟同步的丢失，或来自低频率位移在 贫乏补偿的模拟链接位错误在这个技术下，实际上的二进 制数据被传输通过这个电缆，不是作为一个序列的逻辑1或 0来发送的它具有自同步能力和良好的抗干扰性能但每 一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。