任曉琨

摘 要：本文對比了幾種在航空電子系統(tǒng)中常見的差分串行傳輸形式，從RS-422A、RS-485和ARINC 429接口電氣特性、數(shù)據(jù)流方向、通訊速率、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式、線制、同步機(jī)制、數(shù)據(jù)校驗等方面進(jìn)行比較分析。給出了各種差分串行傳輸形式在航空電子設(shè)備上的適用性分析。

關(guān)鍵詞：RS-422A;RS-485;ARINC 429;差分串行傳輸

中圖分類號：TP23文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1 緒論

在航空電子設(shè)備局部系統(tǒng)或局部設(shè)備互聯(lián)通訊中，差分串行傳輸通訊以其平衡傳輸抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用設(shè)備支撐廣泛，形式簡單，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。較為常見的差分串行傳輸通訊形式主要包括RS-422A、RS-485和ARINC 429。

下面就RS-422A、RS-485和ARINC 429的各項特性進(jìn)行分析比較。

1 三種常見差分串行傳輸形式比較

1.1 編碼形式

RS-422A和RS-485采用雙極性非歸零碼，ARINC 429采用雙極性歸零碼的編碼形式。

1.2 信號電平

RS-422A和RS-485在信號電平方面規(guī)定一致。驅(qū)動端A，B間電壓差+2～+6V之間為邏輯0，A，B間電壓差-2～-6V之間為邏輯1。RS-422A接收端A，B間電壓差大于200mV為邏輯0，A，B間電壓差小于-200mV為邏輯1。

ARINC 429驅(qū)動端A，B間電壓差為+10±1.0V為邏輯高;驅(qū)動端A，B間電壓差為0±0.5為邏輯空;驅(qū)動端A，B間電壓差為-10±1.0為邏輯低。ARINC 429接收端A，B間電壓差在+6.5V～+13V為邏輯高;接收端A，B間電壓差在-2.5V～+2.5V為邏輯空;接收端A，B間電壓差在-13V～-6.5V為邏輯高。

1.3 線制

RS-422A采用四線制形式，兩發(fā)送兩接收，另外需要一根屏蔽地線。實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多點(diǎn)的全雙工傳輸。

RS-485可以采用兩線制，可以采用四線制形式。當(dāng)采用兩線制形式時為半雙工通訊，兩線制可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)雙向傳輸。當(dāng)采用四線制時，兩發(fā)送兩接收，另外還需要一根屏蔽地線。采用四線制時，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多點(diǎn)的全雙工傳輸。

ARINC 429采用四線制形式，兩發(fā)送兩接收，另外需要一根屏蔽地線。實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多點(diǎn)的全雙工傳輸。

1.4 傳輸速度

RS-422A和RS-485最大支持10Mbps的通訊速率。

ARINC 429分為高低速兩種傳輸速度模式。高速模式下為100kbps;低速模式下為12.5～14.5kbps。

1.5 端接匹配電阻

RS-422A和RS-485為防止在高速率傳輸下反彈信號未被完全吸收疊加在下一信號電平上出現(xiàn)誤碼，因此需在遠(yuǎn)端加端接電阻。端接電阻需大于90歐姆，典型值為120歐姆。不加中繼轉(zhuǎn)發(fā)器的情況下，一條總線上不能加2個以上的終端匹配電阻。

ARINC 429外部使用20-26號線纜典型線纜阻抗為60～80歐姆，不需要進(jìn)行阻抗匹配。

1.6 總線偏置電阻

RS-422A和RS-485為防止總線狀態(tài)空閑時誤采集到電平波動產(chǎn)生誤碼，需在接收端增加總線的偏置電阻。接收端B端通過偏置電阻上拉到VCC，接收端A端通過偏置電阻下拉到VCC對應(yīng)的地。偏置電阻的阻值由終端節(jié)點(diǎn)的值決定。最終要使B，A間的壓差大于200mV。

ARINC 429不需要總線偏置電阻。

1.7 通訊幀格式

RS-422A和RS-485無規(guī)定，需用戶自定義。

ARINC 429信號的基本信息單元是包含32位的一個數(shù)字字。這類字有五個應(yīng)用組：BNR數(shù)據(jù)，BCD數(shù)據(jù)，離散數(shù)據(jù)，維修數(shù)據(jù)（通用）和AIM數(shù)據(jù)（應(yīng)答、ISO5號字母表和維護(hù)（ISO5號字母標(biāo)）數(shù)據(jù)）。[1]

1.8 同步機(jī)制

RS-422A和RS-485通過判定包頭數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)同步，但需要注意防止出現(xiàn)誤判包頭導(dǎo)致通訊不上的情況。

ARINC 429在連續(xù)傳輸時，兩個相鄰的數(shù)據(jù)字之間至少需要有4個比特時間（零電平電壓）間隔來區(qū)分。[2]

1.9 數(shù)據(jù)校驗

RS-422A和RS-485可自定義奇校驗或偶校驗或其它校驗算法。

ARINC 429通訊幀中規(guī)定了奇偶校驗位，其采用奇校驗算法。

2 結(jié)論

在以上三種常見的差分串行傳輸通訊形式中，ARINC 429是最適合航空電子設(shè)備應(yīng)用的差分串行傳輸通訊形式，其相對于RS-422A和RS-485優(yōu)勢如下：（1）ARINC 429的電平幅值和容忍度更高，相對RS-422A和RS-485更不易受到干擾，更適用于航空電子設(shè)備復(fù)雜電磁環(huán)境下的通訊要求;（2）ARINC 429有更高的共模電壓，更不易受到損壞;（3）ARINC 429有嚴(yán)格的通訊幀格式定義，解決了通訊格式的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化問題，避免了用戶自定義的繁瑣過程，提高了可靠性。

但ARINC 429也存在相應(yīng)的缺點(diǎn)：（1）ARINC 429只能用于對通訊速率要求不高的局部總線，其高速模式下通訊速率為100kbps，低于RS-422A和RS-485的理論通訊速率上限10Mbps;（2）ARINC 429只能用于簡單的總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?。ARINC 429和RS-422A只能用于點(diǎn)對多點(diǎn)的總線形式，只允許有一個主設(shè)備。ARINC 429最多可掛載20個從設(shè)備，RS-422A最多可掛載10個從設(shè)備。而RS-485通過兩線制可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對多點(diǎn)的半雙工通信，任何時候只有一點(diǎn)可以處于發(fā)送狀態(tài);同時RS-485可以通過四線制實(shí)現(xiàn)全雙工通信。因此，在需要進(jìn)行多點(diǎn)互連時應(yīng)選用RS-485。

RS-422A和RS-485在工業(yè)領(lǐng)域得到了極大應(yīng)用，擁有大量成熟的產(chǎn)品。當(dāng)飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)備選用成熟的工業(yè)產(chǎn)品時，航空電子設(shè)備也應(yīng)適配相關(guān)的RS-422A和RS-485接口，實(shí)現(xiàn)可靠通訊。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉迎歡，羅志強(qiáng).ARINC429協(xié)議和與之對應(yīng)的俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)的比較.航空電子技術(shù)，2002-3，33（1），11-15.

[2]高超，韓冰.基于單片機(jī)的ARINC429校準(zhǔn)用信號源設(shè)計研究.計測技術(shù)，2011，31（2），21-24.