曼彻斯特编码原理

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1、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

2、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1

3、553B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 1553

4、B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

5、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

6、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BC，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

7、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)。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

8、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