基于FPGA实现MIL-STD－1553B协议是可行的

一、1553B技术背景     
     MIL-STD-1553是“飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线”的代称，为美国军用标准。上世纪 60 年代时，由导航/平显/武器瞄准系统（INS/HUD/WACS）组成的综合火控系统，配上远距空射武器，使战斗机如虎添翼。但作战信息数据总量暴涨，而设备间接口各异，互联协同难度大，成为作战效能的瓶颈。同时，由于缺乏统一标准，开发、维护和改进的成本不断上升。于是 1973 年后，美军方先后公布 MIL-STD-1553A（USAF）标准和 1553B 改进标准。粗略的说，单个机载电子设备就类似于计算机局域网 LAN 中的单个计算机，1553 标准类似于通信协议，堪称现代作战飞机电子系统的“脊梁骨”。其核心就在于“标准”二字。有了1553B，雷达光电探测、导航、本机传感、座舱显示、外挂管理和火控计算机等得以完美的联结综合，构成了第三代战斗机标志性的分布式集中控制系统。F-16A 是采用 1553A 标准的第一种作战飞机。 
    以雷达为例，之前提到的先进的人机界面，需要火控雷达具有复杂的对外接口，同时脉冲多普勒雷达又需要强大的内部接口进行处理运算。如果没有1553B这样先进的总线，这两个接口的性能都要大打折扣。 
  
二、1553B总线的优点 
    1、线性局域网络结构  
       合理的拓扑结构使得1553B总线成为航空系统或地面车辆系统中分布式设备的理想连接方式。与点对点连接  相比，它减少了所需电缆、所需空间和系统的重量。便于维护，易于增加或删除节点，提高设计灵活性。  
    2、冗余容错能力  
       由于其固有的双通道设计，1553B总线通过在两个通道间自动切换来获得冗余容错能力，提高可靠性。通道的自动切换对软件透明。  
    3、支持“哑”节点和“智能”节点  
       1553B总线支持非智能的远程终端。这种远程终端提供与传感器和激励器的连接接口。十分适合智能中央处理模块和分布式从属设备的连接。  
    4、高水平的电器保障性能  
       由于采用了电气屏蔽和总线耦合方式，每个节点都能够安全地与网络隔离；减少了潜在的损坏计算机等设备的可能性。  
    5、良好的器件可用性  
       1553B总线器件的制造工艺满足了大范围温度变化以及军标的要求。器件的商品化使得1553B总线得以广泛地应用在苛刻环境的项目当中。  
    6、保证了的实时可确定性  
       1553B总线的命令/响应的协议方式保证了实时的可确定性。这可能是大多数系统设计者在设计使命关键系统中选择1553B总线的最主要的原因。  
  
三、1553B技术发展情况 
　　1553B总线具有高速、灵活的特点，通信效率高，修改、扩充和维护简便。下面列举一些数据：MIL-STD-1553B 是数字命令/响应式时分制多路传输数据总线，传输速率 1M 比特/秒，足以满足第三代作战飞机的要求；字长度 20 比特，数据有效长度 16 比特；半双工传输方式，双冗余故障容错方式，传输媒介为屏蔽双绞线。 
    1553B总线的冗余度设计，提高了子系统和全系统的可靠性。总线本身（包括总线控制器、双绞线、偶合器等）平均无故障工作时间超过 10,000 小时，在全系统中基本可忽略其故障率，比歼-8Ⅱ原有联结方式好得多。同时可以省去歼-8Ⅱ设备间复杂繁琐的点对点联结，仅此一项可令全电子系统的重量减轻约 5％，并节省空间、功耗。数字传输方式与传统的模电方式相比，速度更快、反应时间更短、保密性更好、抗干扰能力更强，能充分发挥火控设备性能。字差错率小于千万分之一。在后勤维护方面，标准的接口、插卡非常容易拆卸，可以方便的通过数字式工具进行测试/虚拟。经测试仅地面测试一项，就可比以往减少 30% 的维护工时。 
    1553B协议最初是为空军设计的，随着1553B总线的优越性的不断体现和武器装备的升级换代，1553B协议已应用到各个兵种，在陆军和海军的武器和维护系统中已开始采用1553B总线。 
    随着国防现代化的建设和武器系统的升级换代，我军也开始将1553B协议大量的应用到武器系统的设计中。但由于1553B协议的复杂性和国内整体技术水平的相对落后，在1553B协议的使用中几乎都是采用国外的协议芯片，最常用的为美国ＤＤＣ公司的协议芯片。 
  
四、1553B协议芯片国产化 
    基于对1553B规范和gjb289a-97的消化理解，通过FPGA来实现MIL-STD－1553B协议是可行的，目前的科研院所和相关的单位在这方面作了大量的工作，设计出的协议芯片已经能够完全1553B规范。恩菲特科技于2005年推出的EP-H31580就是典型的代表。基于EP-H31580开发的1553B板卡的总线已经包括了PCI、PXI/CPCI、VXI、PC/104、PC/104+、PCMCIA等；在多家航空航天和兵器领域的科研院所和生产单位得到了广泛的应用！