MIL-STD-1553

MIL-STD-1553B que reemplazó a la anterior especificación MIL-STD-1553A de 1975, fue publicado en 1978. La diferencia básica entre 1553A y 1553B es que en aquella, las opciones son definidas en lugar de dejar que sea el usuario quien las defina según sus necesidades. Se descubrió que cuando el estándar no definía un elemento, no había coordinación en su uso. Tanto hardware como software tuvieron que ser rediseñados para cada nueva aplicación. El objetivo principal de la 1553B era proporcionar flexibilidad sin tener que crear nuevos diseños para cada usuario. Esto se consiguió especificando explícitamente las interfaces eléctricas, de tal manera que la compatibilidad eléctrica entre diseños de diferentes fabricantes estuviera asegurada.

Han sido publicadas seis modificaciones del estándar desde 1978.[2] Por ejemplo, el anuncio de modificación 2 de 1986 cambiaba el título del documento de "Aircraft internal time división command/response multiplex data bus" to "Digital time division command/response multiplex data bus".

El estándar MIL-STD-1553 es mantenido en la actualidad tanto por el DoD de los Estados Unidos como por la rama aeroespacial de la Society of Automotive Engineers.

Cada bus consiste en un cable de pares con una impedancia de entre 70 y 80 Ω a 1 MHz. Cuando se utiliza un conector circular, su pin central se usa para la señal Manchester bifásica de nivel alto (positivo). Transmisores y receptores se acoplan al bus por medio de transformadores de aislamiento y los conectores en "T" se ramifican mediante un par de resistores de aislamiento y transformadores acoplados. Esto reduce el impacto de un eventual cortocircuito y asegura que el bus no conduce corriente hacia la aeronave. Se usa un código Manchester para transmitir tanto la señal de reloj como los datos en el mismo par y para eliminar la componente continua de la señal (que no puede transmitirse a través de los transformadores). La tasa binaria es de 1.0 mbps (1 bit = 1 μs). La especificación sobre la precisión combinada y la estabilidad a largo plazo de la tasa binaria es de un margen del ±0.1%; la estabilidad del reloj a corto plazo debe ser del ±0.01%. La tensión pico a pico de un transformador es de entre 18 y 27 V.

El bus puede tener redundancia doble o triple mediante el uso de varios pares de cable independientes a los que todos los dispositivos están conectados. Se prevé designar un nuevo computador para el control del bus en caso de fallo del controlador principal. Habitualmente, el ordenador auxiliar de control de vuelo auxiliar monitoriza al principal y a los sensores de la aeronave mediante el bus de datos principal. Una versión diferente del bus utiliza fibra óptica, que pesa menos y es más resistente a interferencias electromagnéticas, incluso las de EMP. Esto es conocido como MIL-STD-1773.

Los mensajes consisten en una o más palabras de 16 bits (comando, datos o estado). Cada palabra está precedida por un pulso de sincronización de 3 μs (1.5 μs a nivel bajo más 1.5 μs en alto para palabras de datos y viceversa para palabras de comando y estado, estas secuencias no se pueden dar en un código Manchester) y a continuación un bit de paridad par. En la práctica cada palabra podría considerarse como una palabra de 20 bits: 3 para sincronización, 16 para el payload y 1 bit para control de paridad. Las palabras en el interior de un mensaje son transmitidas de forma contigua y hay una pausa de 4 μs entre mensajes. Los dispositivos deben empezar a transmitir su respuesta a un comando válido entre 4 y 12 μs y se considera que no han recibido un mensaje si no se ha iniciado una respuesta tras 14 μs.

El controlador maestro se encarga del control de toda comunicación en el bus, cualquier emisión o recepción se basa en un comando del maestro a un terminal. Por su parte las terminales se distinguen por una dirección (0 ~ 31) y a su vez cada terminal podría recibir datos o entregar datos desde diferentes áreas de memoria. Cada área diferente de memoria dentro de un mismo terminal se identifica con un valor de 5 bits llamado subdirección (1~30) (los valores 0 y 31 quedan reservados para transacciones de tipo Mode Code).

La secuencia de palabras (la forma de la notación es <origen>.<tipo_de_palabra(destino)> y es una notación similar a la de los CSP), para la transferencia de datos del controlador maestro a un terminal es

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

y para comunicación de entre terminales es

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)

Esto significa que durante la transferencia entre terminales remotos, la comunicación se realiza mediante el controlador de bus. Los datos son escritos primero en un buffer del terminal remoto que inicia la comunicación. El controlador de bus lee los datos del buffer de dicho terminal y los escribe en el buffer del terminal de destino.

Las secuencias garantizan que el terminal está en funcionamiento y en disposición de recibir datos. La petición de estado al final de una transferencia de transmisión de datos asegura que los datos han sido recibidos y que el resultado de la transferencia de datos es aceptable. Esta secuencia es lo que da a MIL-STD-1553 su alta integridad. Las secuencias que se han presentado están simplificadas y no muestran las medidas a tomar en caso de error u otro fallo.

Un dispositivo terminal no puede originar una transferencia de datos por sí solo. Las peticiones de transmisión de un dispositivo terminal son generadas por el controlador maestro sondeando a los terminales. Las funciones de alta prioridad (por ejemplo, comandos a las superficies de control de la aeronave) son sondeadas con más frecuencia. Los comandos de baja prioridad son sondeados menos frecuentemente. De todos modos, el estándar no especifica ninguna temporización en particular para una palabra en concreto -- es decisión de los diseñadores del sistema. La ausencia de respuesta cuando un dispositivo es sondeado indica un fallo.

Existen cinco tipos de transacciones entre el controlador de bus y los terminales remotos.

1. Receive data. El controlador de bus envía una palabra de comando de 16 bits, inmediatamente seguido de entre 1 y 32 palabras de datos de 16 bits. El terminal remoto seleccionado envía entonces una única palabra de estado de respuesta de 16 bit al controlador de bus.
2. Transmit data. El controlador de bus envía una palabra de comando al terminal remoto. El terminal remoto envía entonces una única palabra de estado de respuesta, seguida inmediatamente de entre 1 y 32 palabras al controlador de bus.
3. Broadcast data. Novedad de 1553B. El controlador de bus envía una palabra de comando con la dirección de terminal 31, que es en realidad un comando de tipo broadcast, seguido de entre 1 y 32 palabras. Todos los terminales remotos aceptarán los datos pero ninguno responderá. Esto puede ser usado para actualizaciones completas del sistema, tales como la hora.
4. Mode Code. El controlador de bus envía una palabra de comando con una subdirección de 0 o 31. Este comando puede o no estar seguido de una única palabra dependiendo de qué código sea usado. El terminal remoto responde con una palabra de estado de respuesta que podría o no estar seguida de una única palabra de datos.
5. RT to RT Transfer. El controlador de bus envía un comando de recepción de datos seguido por un comando de transmisión de datos. El terminal transmisor envía una palabra seguida de entre 1 y 32 palabras de datos al terminal receptor. El terminal receptor envía entonces su palabra de estado.

La palabra de comando está formada como sigue. Los primeros 5 bits son la dirección del terminal remoto (0 ~ 31). El sexto bit es cero para recepción o uno para transmisión. Los siguientes 5 bits indican la subdirección, que representa un área de memoria en la cual se guardarán u obtendrán los datos en el terminal (1 ~ 30). Nótese que los valores 0 y 31 están reservados para los códigos de modo. Los últimos 5 bits indican el número de palabras a esperar (1 ~ 32). Si es todo ceros indica 32 palabras. En el caso de un código de modo, estos bits son el número de código de modo; Initiate Self Test y Transmit BIT Word son ejemplos.

La palabra de estado se decodifica como sigue. Los primero 5 bits son la dirección del terminal remoto que está respondiendo. El resto de la palabra son códigos de condición de un único bit. Algunos bits están reservados. Un estado 'uno' indica que la condición es cierta; Message Error y Service Request son ejemplos. Más de una condición puede ser cierta al mismo tiempo.

Figura 1. Modelo conceptual de un bus MIL-STD-1553B.

La Figura 1 muestra un sistema típico MIL-STD-1553B.

Consiste en:

• un bus MIL-STD-1553B con redundancia doble
• una controlador de bus
• tres terminales remotos
• un monitor de bus

• MIL-STD-1553B: Aircraft internal time division command/response multiplex data bus. United States Department of Defense, September 1987.
• SAE AS15531: Digital Time Division Command/Response Multiplex Data Bus
• SAE AS15532: Data Word and Message Formats

• SAE AS4111: RT Validation Test Plan
• SAE AS4112: RT Production Test Plan

• En inglés
  • Aeroflex Información sobre transceptores duales y notas de aplicación de la 1553, otra información técnica al final de la página
  • Guía del diseñador de MIL-STD-1553 (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última). de Data Device Corporation
  • MIL-STD-1553 Tutorial y Referencias de Ballard Technology
  • Tutorial de MIL-STD-1553 de AIM GmbH
  • Referencias de MIL-STD-1553 de Excalibur Systems Inc.
  • Tutorial de MIL-STD-1553 (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última). de GE Fanuc Embedded Systems

• MIL-STD-1760
• Fly-by-wire
• Avionics Full-Duplex Switched Ethernet (AFDX) – una tecnología de red rápida basada en Ethernet