前言1553BMIL-STD-1553B是美国国防部制定的军用数据总线标准广泛应用于飞机、导弹、舰船及军用车辆等航空航天和国防装备中。它以高可靠性、双冗余设计和指令/响应式通信著称。很多工程师第一次接触1553B时往往被其复杂的组件体系搞得一头雾水--BC总线控制器、RT远程终端、BM总线监视器、耦合器、终端电阻、PL75接头、BJ77插座、双绞屏蔽线缆……。本文将系统梳理1553B组网所需的全部组件帮助大家从零搭建一套完整的总线系统。图 1 1553B组网案例图一、终端设备总线的“大脑”与“手脚”1553B总线系统由三类角色终端设备组成图 2 1553B总线角色1. 总线控制器BC - Bus ControllerBC是总线的“指挥官”负责发起和组织所有总线通信。整个总线上任何时候只能有一个BC。2. 远程终端RT - Remote TerminalRT是总线的“执行者”被动响应BC的指令。一个1553B总线最多可挂接31个RT。3. 总线监视器BM - Bus MonitorBM是总线的“记录员”用于监视总线上的全部通信过程常用于系统调试和故障分析。BC/RT/BM通常以板卡或者内嵌模块形式存在嵌入计算机或工控机中。图 3 科洛威尔1553B产品系列二、传输线缆总线的“血管”1553B总线的传输媒介为屏蔽双绞线也称双轴线。最常用线缆型号有两种M17/176-00002与10612-24-9。一1553B线缆M17/176-00002一种78Ω的同轴双绞屏蔽线是MIL-STD-1553B总线设备连接时最常用的线缆。该线缆采用蓝色PFA护套具备耐高温特性。具体参数如下图4 1553B线缆M17/176-00002特性二1553B线缆10612-24-910612-24-9是Raychem的1553B数据总线专用的高性能屏蔽镀银双绞线缆主要特性指标如下图5 10612-24-9线缆特性三板卡线缆选配成都科洛威尔科技有限公司www.clvtech.net研制板卡可以提供线缆选配用户可根据测试场景对连接器进行选型以及线缆长度定制。板卡主要包括PCI-1553B通信板卡CLV-3051、PCIe-1553B通信板卡CLV-3151、CPCI-1553B通信板卡CLV-4051、PXIE-1553B通信板卡CLV-4151、USB-1553B通信板卡CLV-5051、RS422-1553B板卡/内嵌模块CLV-8073、网口-1553B板卡/内嵌模块CLV-9073、USB-1553B内嵌模块CLV-5051M。图6 科洛威尔板卡选配线缆四线缆定制科洛威尔提供专业的线缆定制加工服务可根据用户要求加工定做1553B连接线两端连接头及线缆长度由用户指定。制作的线缆与连接器端头连接处稳固可靠信号传输稳定。图7科洛威尔板卡定制线缆需要特别注意的是1553B采用双冗余设计包含总线A和总线B两条互为备份的传输通道以提高系统的可靠性。因此在实际布线时每个通道都需要连接A、B两条总线。三、连接器与插座总线的“关节”连接器是实现终端设备、线缆、耦合器之间物理连接的关键配件。最常用的连接器型号DK-621系列是Raychem已被TE收购公司专为MIL-STD-1553B数据总线设计的高性能连接器体积小、可靠性高广泛应用于1553B测试系统中。常用型号包括DK-621-0411-P/S、DK-621-0412-P/S、DK-621-0439-4P/S等。图8 DK-621连接器此外YDK-621系列、CACB1系列、J49142系列、8#双同轴接触件等也是1553B总线中常用的连接器。四、耦合器总线的“立交桥”耦合器是1553B数据总线中最核心的配件之一负责将终端设备以“短截线”Stub的方式连接到主干总线上。几乎所有的1553B总线设备组网都要用到耦合器。根据外形和应用场合耦合器分为两类1. 盒式耦合器Box Coupler一般用于实验室或测试设备组网插拔简单、组合灵活。通常采用BJ77连接器与采用PL75-47连接器的设备互联。科洛威尔科技1553B盒式耦合器1-10支线可选产品兼容1MHz和4MHz的1553B信号全国产化自主可控。图9 盒式耦合器2. 线式耦合器Inline Coupler一般用于机载网络或空间狭小的场所整合度高线缆长度在出厂时已固定也可定制。科洛威尔科技1553B线式耦合器兼容美国TycoRaychemNorthHillsExcaliburMilestek 等产品在军工领域经过了广泛的测试和验证。产品兼容1MHz和4MHz的1553B信号信号质量优良体积小重量轻抗拉力强。可以做为航空航天恶劣环境下应用的首选。图10 线式耦合器科洛威尔科技线式耦合器兼容TycoRaychem的耦合器尺寸电性能信号质量基本一致。图11 科洛威尔线式耦合器选型耦合器的连接方式有直接耦合和变压器耦合两种。无论哪种方式耦合器都需要满足MIL-STD-1553B和GJB5186标准要求。五、终端匹配电阻终结器总线的“句号”终端匹配电阻也称终结器或堵头是1553B总线组网中不可或缺的配件其作用是匹配总线阻抗、消除信号反射、保证通信质量。关键参数总线端使用78Ω的终端电阻子线端空闲终端端口使用3000Ω的终端电阻进行封闭为什么需要两种不同的阻值1553B总线耦合器上连接总线的一端的空闲端口需要用78Ω电阻封闭而终端耦合器上连接1553B设备的端口的空闲端口则需要用3000Ω电阻封闭。实际应用中空闲的终端端口如果不接任何端接器而保持开路会影响总线信号质量因此建议进行封闭。终端电阻从外形上分为连接器式如D-621系列、TNG系列和线式如D-500-0463两类。D-621-0456四同轴支线端接电阻D-621-0453三同轴主线端接电阻TNG1-4-78三同轴主/支线端接电阻D-500-0463-612主线端接电阻六、配件选型实战指南在实际组网中组件的选型需要综合考虑以下因素1. 板卡选型要素板卡选型需综合考虑主机接口类型PCI/PCIe/USB/CPCI/PXIE/以太网/RS422、PC104等、尺寸要求标准板卡/小模块、通道数量、功能模式单功能/全功能、全国产化要求、通信速率1Mbps/4Mbps、温度适应性通用级/宽温级等因素。图12 科洛威尔1553B产品选型表2. 根据网络规模选择耦合器根据总线上连接的设备数量选择合适端口数的耦合器——从1个子线到10个子线都有对应产品。如果只有两个节点一个ESI-2102子线配合终端电阻即可实现最小组网多节点场景则需要更多子线的耦合器或通过级联实现。3. 根据应用环境选择耦合器类型实验室测试、桌面调试 → 盒式耦合器插拔方便机载、空间狭小 → 线式耦合器整合度高4. 确保接口兼容PL75-47插头 ↔ BJ77插座 ↔ CJ70-47插座这三者需要配套使用。选型时务必确认连接器型号匹配。5. 双冗余设计所有配件需支持A、B双总线冗余架构。这意味着每个节点需要两路连接总线A和总线B线缆、耦合器、连接器都需要成对配置。总结一个完整的1553B组网方案需要五大类组件的协同配合配件类别核心作用常用型号/规格终端设备BC/RT/BM板卡总线通信的控制、执行与监控PCI/PCIe/USB/PXI/PXIE等接口板卡/模块传输线缆信号传输的物理媒介M17/176-0000278Ω双绞屏蔽线连接器与插座设备间的物理连接PL75-47、BJ77、CJ70-47、DK-621系列耦合器终端设备接入主干总线盒式ESI系列/线式D500系列终端匹配电阻阻抗匹配、消除信号反射78Ω总线端/3000Ω子线端只有这些配件正确选型、规范连接才能构建出符合MIL-STD-1553B标准的高可靠通信网络。科洛威尔可以提供总线板卡、盒式/线式耦合器连接器端接电阻线缆全套1553B组网方案。希望这篇文章能帮助大家快速理清1553B组网的组件体系。如果有具体项目需求或选型疑问欢迎在评论区交流讨论
