MIL-STD-1553

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MIL-STD-1553미국 국방성에 의해 발간되는 군사규격으로 시리얼 통신 데이터 특성을 정의하였다. 이것은 원래 군사용 항공전자 시스템을 위해 설계되었으나 점차 민간 및 군사분야에서 항공기 탑재 장비 데이터 처리(OBDH, on-board data handling)에 사용하게 되었다. 이것의 특징은 두 개의 물리적 레이어를 가지고 있다. 1973년 미국 공군에 의해 처음 발간되었으며, F-16 전투기에 처음 사용하였다. 미국 국방 분야에서 넓게 사용하였고, NATO에서도 STANAG 3838 AVS 으로 적용하였다. MIL-STD-1553는 현재 파이어 와이어(FireWire)로 대체되고 있다.

목차

[편집] 버전 (Revision)

MIL-STD-1553B는 1975년 MIL-STD-1553A 규격을 갱신하여 1978년 발간하였다. 기본적인 차이점은 옵션을 정의한 것인데 사용자를 위해 남겨두는 것보다 낫기 때문이다. 이것은 규격서가 제정되기 전에 발견한 것인데 사용하는데 어울리지 않은 면이 있었다. 하드웨어와 소프트웨어는 각각 새로운 응용제품을 위해 재 설계를 해야만 했다. 1553B의 가장 주요 목적은 유연성을 제공하여 사용자에게 재설계를 하지않도록 하는 것이다. 이것의 완성은 전기적 인터페이스를 외부적으로 정해서 전기적 호환성을 가짐으로 다른 제작업체간에 발생할 수 있는 설계의 차이점을 없애버렸다.

5개의 변경사항을 1978년에 발간하였다. 예를들어 변경사항 2 1986년 발간된 제목을 보면 "Aircraft internal time division command/response multiplex data bus" 에서 "Digital time division command/response multiplex data bus"로 되었다.

MIL-STD-1553는 미국 국방성과 SAE(Society of Automotive Engineers)의 항공 분과에서 관리되고 있다.

[편집] 물리적 레이어 (Physical layer)

단일 버스에는 와이어 페어(wire pair)로 구성되는데 1 MHz에서 70–85 Ω 임피던스를 갖는다. 원형 연결기를 사용할 때, 중앙 핀은 하이(high, positive) 맨체스터 bi-phase signal를 위해 사용한다. 전송기와 수신기는 버스로 연결되는데 트랜스포머로 분리되어 있고 스터브(stub) 연결을 끊어지게 만드는데 독립된 저항과 커플링 트랜스포머 한쌍을 사용한다. 이것은 short circuit의 영향을 줄이고, 확실하게 버스가 잘못 전류를 항공기를 통해 일어나지 않도록 한다. Manchester code를 사용하여 클락과 데이터 모두 같은 와이어 페어로 하고, DC 콤포넌트를 줄여 신호내에서 트랜스포머를 지나갈 수 없다. 비트 전송율은 1.0 megabit per second(1 bit = 1 μs)이다. 정확도와 장기간 안정성 모두 고려해서 보면 단지 ±0.1%내로 정의가 된다. 즉 짧은 주기 클락(short-term clock) 안정성은 ±0.01%내라는 것이다. 전송기의 peak-to-peak 출력 전압은 18–27 V이다.

버스가 듀얼이 가능한 것은 몇 개의 독립적인 와이어 페어를 사용하기 때문이고, 모든 디바이스는 모든 버스에 연결된다. 필요한 것이 새로운 버스 콘트롤러 컴퓨터를 만들 때 제시되는데 현재 주 콘트롤러가 고장인 경우이다. 보통 외부 비행 조정 컴퓨터가 보는 것은 메인 컴퓨터와 항공기 센서를 메인 데이터 버스로 부터이다. 버스 버전의 차이점을 이용하여 optical fiber에 적용하는데 무게 감소 그리고 전자기파의 영향 감소가 된다. 이것이 MIL-STD-1773로 알려진 규격이다.

[편집] 버스 프로토콜 (Bus protocol)

메시지는 한개 또는 16 비트 워드((command, data 또는 status) 이상으로 구성된다. 각 워드를 우선하는 것은 3 μs sync pulse(1.5 μs low plus 1.5 high가 일어날 수 없는 것은 Manchester code 상태에서 이다.)이고 다음은 odd 패리티 비트이다. 워드 내에 메시지 전달은 지속적이고 메시지간 4 μs 갭을 갖는다. 디바이스가 처음 전송을 시작해야 하는 4–12 μs 내에 Valid Command에 대한 응답하는 것이고 14 μs 내에 응답이 없다면 메시지가 없는 것으로 여긴다.

버스 상의 모든 통신은 마스터 버스 콘트롤러의 관리하에 있고, 기본 명령에 따라 마스트 콘트롤러에서 수신 또는 전송 터미날까지 포함한다. 워드 교류 시퀸스는 마스터 콘트롤러에서 터미날인데 다음과 같다.

master.command(terminal) → terminal.status(master) → master.data(terminal) → master.command(terminal) → terminal.status(master)

터미날과 터미날간의 통신은 다음과 같다.

master.command(terminal_1) → terminal_1.status(master) → master.command(terminal_2) → terminal_2.status(master) → master.command(terminal_1) → terminal_1.data(terminal_2) → master.command(terminal_2) → terminal_2.status(master)

통신 시퀸스 정확을 위해 터미날이 데이터 처리하고 받는 역할을 한다. 상태 요구가 데이터 전송 마지막 순서에 있는데 이는 확실하게 데이터가 수신되었고 데이터 전송 결과과 문제없음을 나타낸다. 이 시퀸스는 MIL-STD-1553을 높은 통합성을 주는 것이다. 위에 나타낸 시퀸스는 간단하고, 볼 수 없는 동작인데 에러나 다른 고장경우에 그렇다.

터미날 디바이스는 생성할 수 없는 것은 데이터 전송 자체이다. 전송 요구가 터미날 디바이스로 부터 오면 처리를 마스터 콘트롤러 터미날에 의해서 이루어진다. 가장 우선순위 기능(예를들어 항공기 조정면으로 부터 명령)이 자주 주어지고, 낮은 순위 명령은 덜 자주 주어진다. 그러나 규격서는 정의되지 않는 것이 특정한 위드에 대한 타이밍인데 이것은 시스템 설계자에게 주어진다. 응답이 없는 디바이스가 주어지면 이것은 고장을 의미한다.

[편집] 개략 구성

구성은 다음과 같다.

  • 듀얼 Mil-Std-1553B 버스
  • 버스 콘트롤러
  • 3개 원격 터미날
  • 버스 모니터

[편집] 버스 콘트롤러

Mil-Std-1553 버스에는 동시에 한개 버스 콘트롤러가 있다. 이것의 시작은 버스 상에 모든 메시지 통신이다.

  • 동작은 로컬 메모리에 저장된 명령 리스트에 따른다.
  • 명령으로 다양한 원격 터미날이 메시지를 송수신한다.
  • 처리는 어떤 요구도 원격 터미날로부터 받으면 한다.
  • 에러를 감지하고 복구한다.
  • 에러 기록을 유지한다.

[편집] 원격 터미날

원격 터미날은 다음을 제공하는데 사용할 수 있다.

  • Mil-Std-1553B 데이터 버스와 부가한 서브 시스템간의 인터페이스
  • Mil-Std-1553B와 다른 Mil-Std-1553B 버스 간의 브리지

예를들어 추적하는 물체에서 원격 터미날은 데이터를 얻게 되는데 INS 시스템으로 부터이고, 1553 버스 상에서 데이터를 다른 원격 터미날로 보내는데 이는 조종석 계기의 전시를 위함이다. 더 간단한 원격 터미날의 예는 인터페이스가 헤드 라이트, 랜딩 라이트, 또는 경보 장치를 켜는 것이다.

[편집] 버스 모니터

버스 모니터는 데이터 버스를 통해 메시지를 전송할 수 없다. 주요한 목적은 버스 상태를 모니터 및 기록하는 것인데 버스 콘트롤러 또는 원격 터미날의 동작에 영향을 미치지 않아야 한다. 이 기록된 상태는 저장될 수 있으며 후에 오프 라인 상태에서 분석하기 위함이다.

이상적으로 버스 모니는 1553 데이터 버스의 모든 메시지를 잡아 저장하는 것이지만 바쁘게 움직이는 버스 상태에서 모든 전송 상태를 기록하는 것은 비현실적이다. 그래서 버스 모니터는 가끔 구성을 전송 상태의 일정 부분을 기록하는데 응용 프로그램에 의해 제공되는 조건에 따라서 이루어진다.

대체 역할로서 버스 모니터는 백업 버스 콘트롤러에 연계해 사용된다. 이것은 백업 버스 콘트롤러가 활성화 동작을 하게 만드는 것으로 액티브 버스 콘트롤러의 요구에 의해서 일어난다.

[편집] 바깥 고리

Georgia Tech's MIL-STD-1553 Short Course/Professional Education Page

[편집] 관련 항목