专利名称：供多个电子设备与arinc629型总线连接的构件的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种供多个电子设备与ARINC629型总线连接的构件。
它尤其但不是唯一可应用于相互间用符合ARINC629标准的一条或多条总线进行通信的航空电子设备。
如
图1所示，根据ARINC629标准，电子设备Ei通过连接线(stub)或《双向下行》电缆13被连接到主电缆1，或航空电缆上。连接线或《双向下行》电缆用无干扰电感型同步双向连接器5与主电缆连接。这种连接器提供将连接线中的电压双极环流与主电缆中的电流双极环流进行转换的功能。这种布局结构允许设备之间的最大距离为100米，允许最多连接120个设备。
构成总线的主电缆1，工作在多路多发射机模式，因此在同一时间内只有一台设备发送在总线中循环的总线信息单元，然后这些信息单元被分配给与总线连接的其它设备。发送设备根据从它与总线连接的通信线上回收的信息单元实时监控被发送的信息单元。
连接线13由双绞线对组成，即一对用于发送通道4，一对用于接收通道3，这样就允许在连接线上同时发送和接收，因而可实时监控发送过程。这些工作是由设备Ei中的SIM7629串行接口模块控制的，SIM629模块作为设备的连接线与TC629功能或终端控制器功能之间的物理接口。该功能控制使用这一装置的子系统的信息发送与接收。
事实是，竞争区，即来自不同设备的信号可以同时出现的区域对应于整个主电缆。因而信号差异(在衰减，寄生现象和传播时间方面)必须在每个设备的SIM或串行接口模块中进行处理。还有，必须尽快检测所有可能的范围以便使通信系统很快可为其它设备使用。
其结果是，主电缆必须具有低衰减性能，具有全范围内容差低于2％以及非常精确匹配(4％)的可控阻抗，假设物理层上的所有无源器件不会以寄生反射的形式感应出设备不得不对它进行处理的假物理信息。
此外，每个设备的SIM必须能监视和适用于各种电平的接收信号，需要一方面区分正在发送的精确物理信息(因而也是高电平信息)和被远距离发送的信息(因而也是衰减电平信息)，另一方面区分竞争情况下的信息。
电流通路上的物理层元件，即主电缆、各设备的SIM以及连接线和各设备的连接器都非常昂贵。这是因为要求各无源器件的物理特性容差非常小以及需要弄清楚接收的信号来自复合模板内，根据该操作是关于本站发送的控制信号的接收还是关于远距离发送的接收，模板不同。
还有，SIM对竞争的检测是以复合方式进行的，即非常精确地分析在特定时刻接收到的信号的幅值、脉冲宽度以及两个脉冲之间的间隔。
本发明的目的是要克服这些缺点，基于观察电子设备不是沿着航空总线均匀分布而是集中布置在精心安排的区域内，设备的主要部件被放置在驾驶室下的机架上。为此目的，提出了一种供多个电子设备连接的构件，它使各设备之间以及这些设备与ARINC外部总线之间能够通信。
根据本发明，该构件包括一条长度很短足以克服衰减现象的本站总线，一条用于放置在同一区域内的各个设备的与本站总线相连接的连接通道，和至少一条供本站总线与外部总线连接的连接通道。
通过将几个这样的构件经外部总线部分串联连接可以得到一个能够具有线性或网络形式的分割布局结构。
用简化的SIM和连接线将设备与按照本发明的构件连接。
还有，由于本站总线的长度很短，因此在构件内发送信号和接收信号的衰减是恒定的，不会随设备在总线上的相对位置而波动。因此所有连接到构件上的设备不管是不是处在发射机的位置都接收同一种信号电平。
由于经过本站总线的信号的电平是恒定的，因此不再需要对这些信号进行精确分析来确认总线有效以及找出这些信号对应精确的传输还是竞争或寄生。由于本站总线很短，因此所有连接到本发明构件上的设备都能同时观测其它设备的工作情况；一个简单的本站检测足以检测这种工作情况。
因而各个设备的连接通道中含有用于检测设备发送信号的逻辑装置。这些逻辑装置向本发明构件上的其它连接通道发送一个检测信号。
用这种方法，对竞争的检测，即对同时发送请求的检测被转化为对已有数据的检测，从逻辑上讲，就是对其它连接通道的工作情况进行检测。
这样，根据竞争的物理影响对竞争进行的检测被转变成根据竞争的真正定义对竞争进行检测。
这些安排使得设备的SIM真正简化，使得对外部总线的使用具有更少的约束。
下面根据附图的非限定例子来说明本发明的构件的实施例。附图中图1和2分别说明了带有已有技术的ARINC629总线的设备的连接方式和带有本发明构件的设备的连接方式；图3示出了相互串联的根据本发明的几个构件；图4示出了连接构件的内部结构；图5示出了连接构件中的连接通道的详细图；图6更详细地示出了用于将外部总线与连接构件内的本站总线相连接的元件的示意图；图7和图8表示连接构件中的一个功能所执行的算法；
图9给出了连接到连接构件上的设备的串行接口模块或SIM的简图；图10和11示出了连接构件的两种不同的实现方法。
图2表示设备Ei与按照本发明的连接构件10的连接方式。连接构件10中有多个供用双绞线对3、4组成的连接线13连接的连接器，双绞线对3、4的类型与图1所示的相同，因此它可以与多个设备Ei连接。该构件10还有针对一条外部总线14的一个发送通道6和一个接收通道7。每个象图1所示的设备Ei中有一个通过控制单元或终端控制器TC629发送和接收消息的用户子系统，一个与ARINC629标准要求的结构相比结构简化的接口模块SIM。
图3表示用两个例如由双绞线对或光纤构成的外部总线部分14串联起来的三个连接构件10、10’、10”。每个连接构件10，10’，10”都有许多连接线13连接点以供需要相互通信的电子设备连接。
连接构件10采用封闭箱11结构，它由封闭屏蔽电磁辐射和遮光的内部电路的材料制成。封闭箱11的外壁作为设备和外部总线连接器的底座。这些连接器的形状和尺寸是经过选择的以便尽可能减小箱体的体积和重量以及提供连接线外鞘与设备之间的电气连接。
在图4所示的闭封箱11内，每个连接器16、17被连接到相互间在电气上和物理位置上尽最大限度隔开的连接通道18、18’上。至少有一个连接通道18′被连接到外部总线14的连接器17上。这样，例如构件电源不是由一般电源提供而是以通用方式由每个设备通过它们各自的SIM提供。
系统还可以这样设计，使连接构件具有带N个独立通道的模块结构以便进一步增大通道间的距离。
所有连接通道18、18′用长度很短的例如RS485双串行线构成的本站总线20相互连接，例如小于10cm，以便克服传播时间和在线信号衰减等问题。两根串行线的对应端用两个各自匹配电阻19分别连接起来以便消除线端信号的反射。
根据RS485标准，这类总线最多可带32个连接器。因此连接构件10最多可包含32个标号18、18’所示的通道。
每个连接通道18、18’包括一个RS485型发送器/接收器单元21，21′，它包含一个由设备Ei供电的发送器和一个接收器，这两个元件直接连接到本站总线20的两根线上，一个具有通道逻辑功能的逻辑单元22、22’，它被连接到发送器/接收器单元21，21’的发送器和接收器上，一具有通道模拟功能的模拟单元23，它被连接到逻辑单元23，23’上，和一个隔离单元24，它提供设备Ei与模拟单元23之间的电气隔离。
设备Ei的每个连接通道18上的逻辑单元22给发送器/接收器单元21中的发送器发出一个确认信号Vei来允许或不允许在本站总线20上发送。
此外，连接到外部总线14上的通道18’的资源或者由一个设备Ei提供或者通过或门25由外部总线14提供，或门25由例如一组标为或(OR)的二极管组成，在它们的输入端施加了由所有通道(18、18’)提供的所有电源电压Aei、Ae。
图5中，隔离单元24由两个变压比为1的变压器组成。其中一个标号为28的变压器被连接到设备Ei的发送通道TSA、TSB，另一个标号为29的变压器被连接到接收通道RSA，RSB。两发送线TSA和TSB用一个电阻27连接。与连接器16相连的变压器28、29绕组的中点被连接到电源组件26上，后者从发送差动线TSA，TSB信号回路或从接收差动线RSA，RSB信号回路取出直流电压。电源组件26将该直流电压分配给通道18的电源线Ai和外部通道18’的电源线Ae。因此设备Ei的SIM所发送的信号TSA，TSB，RSA和RSB应当给本站通道18，外部通道18’以及外部总线14提供电源。
至于与外部总线14连接的通道18’，电源组件26从外部总线发送来的信号上获取直流电压并输出唯一的一个直流电压Ae。
在发送中，模拟单元23有一个将差动信号TSA，TSB转换为逻辑信号TXi的门限检测器30和一个将逻辑单元22，22′发送来的逻辑信号RXi转换为差动信号RSA，RSB的差动模拟信号发生组件31。
与设备连接的通道18中的逻辑单元22包括一条串行链路32，用于将门限检测器30输出的逻辑信号TXi发送到发送器/接收器单元21的发送器，一个监控逻辑单元33，用于接收连接构件10上的所有通道输出的信号TXi以及接收与外部总线连接的通道18发送来的信号RXe和接收发送器/接收器单元21中的接收器的输出信号TXOi和用于输出一个确认信号，及一个逻辑与门34，它的输入信号为TXOi和来自于逻辑电路33的确认信号，输出信号为RXi，作为模拟单元33的发生组件31的输入信号。
逻辑电路33还输出一个对发送器/接收器单元21中的发送器执行的发送进行确认的确认信号Vei和一个对外部总线发送进行确认的确认信号Vxi。
图6表示与外部总线连接的通道18’中的逻辑单元22’。该单元包括一条串行链路35，用于将通道18’中的门限检测器30输出的逻辑信号RXe发送给发送器/接收器单元21’中的发送器。
一个发送控制逻辑电路36，用于接收信号RXe和接收由逻辑电路33产生的所有信号Vxi，用于输出一个对待发送到外部总线的信号Txe进行确认的确认信号，一个逻辑与门37，它的输入信号为由发送器/接收器单元21’中的接收器发送来的信号TXe0和来自于逻辑电路36的确认信号，输出信号为与被确认信号TXe0相对应的信号TXe1，TXe1作为通道18’中的模拟单元23的发生组件31的输入信号。
事实上，逻辑门37可以用来阻止向外部总线再次发送被外部总线发送来的信号以便避免回声现象。因此该电路将自己的任务限制在根据信号RXe当外部总线不活动时或根据信号Vxi当本站总线处于工作状态时激活向外部总线发送。
图7和图8说明了监控逻辑电路33执行的算法。该算法包括图7所示的第一监控环，它与门限检测器30的输出信号Txi有关。
在第一监控环的第一步骤40中，逻辑电路33检查信号Txi以便检测对应于设备Ei所激活的发送。
当检测到这种有效时，逻辑电路33使信号Vxi有效(步骤41)，紧接着检查其它通道18，18’发送的信号Txi和Rxe(步骤42)。如果检测到有效(说明本站总线20已被占用)那么存在竞争情况，逻辑电路33转到步骤44。否则，在一段观测时间T内继续监视总线20的情况，如果在这段时间内总线20处于闲置状态，那么逻辑电路33回到步骤40重新执行(步骤43)。
在步骤44，本站总线20上出现竞争情况因而逻辑电路33不发出信号Vei。这样就不激活发送器/接收器单元21中的发送器并不对与信号Txi相对应的信号TXOi进行确认(步骤45)(信号Txi是被输入到本站总线20上的并被发送器/接收器单元21中的接收器重读的信号)。因而这种操作避免了向设备Ei回送该设备发送出的信号。这种情况被TC629控制模块或终端控制解释为错误发送。因而TC629会停止这种发送的进行。
在步骤46中，逻辑电路33通过再次监视信号Txi而等待这种发送的停止。然后在返回步骤40之前通过信号Vei，逻辑电路33释放发送器/接收器单元21中的发送器并发出确认信号Vxi以及一个信号，以对RXOi进行确认(步骤47)。
算法的第二环路(图8)与监视来自于本站总线20的信号RXOi有关。
在该环路的第一步骤48中，逻辑电路33等待这个信号有效，当检测到该信号有效时，逻辑电路33测试信号Txi是否有效(步骤49)。如果检测到信号Txi有效，那么逻辑电路33转到第一环路的步骤40。否则逻辑电路33就测试其它通道18，18’的信号Txi和Rxe是否有效(步骤50)。如果检测结果为有效且有一个以上的通道处于工作状态(步骤51)(这是对应于其它几通道发生竞争的情况)，那么逻辑电路33向与门34发出一个信号以使来自总线20的信号TXOi无效(步骤52)然后返回到步骤48。
此外，如果在步骤51中没有检测到竞争，那么系统处于从本站总线20接收信号的方式，逻辑电路33返回到步骤48。
在步骤50中，如果所有其它通道都处于闲置状态，那么被接收到的信号RXOi相当于寄生信号，逻辑电路33不发出使发送器/接收器单元21中的发送器无效的信号Vei(步骤53)。在这种状态下，如果连续观测到信号RXOi有效，那么就说明寄生信号来自于另一个通道。否则它们来自于单元21，这种情况下通道i被认为失灵因而被撤消(步骤55)。
图9表示被集成到与连接构件10相连接的各个设备Ei中的SIM。与已有技术中应用的SIM629模块相比，该模块被大大简化了。SIM首先被连接到TC629终端控制器上，再被连接到与构件10相连接的连接线上。它包括一个输入单元61，它接收待发送的数据元素的曼彻斯特(Manchester)逻辑信号64和TC629终端控制器发出的发送确认信号，一个差动信号发生组件62，它也受TC629终端控制器发出的发送确认信号控制，它的差动输出信号作为输出差动信号TSA和TSB的第一隔离变压器65的输入信号，第二隔离变压器66，用于接收差动信号RSA和RSB并将它们发送给差动接收单元67，逻辑接收电路68，用于接收差动接收单元67的输出信号并将该信号转换成曼彻斯特型补码信号，后者作为TC629终端控制器的输入信号71。
此外，接收逻辑电路68还接收由TC629终端控制器发出的接收确认信号70。该电路68由本站监控组件69控制，在发送情况下，本站监控组件69通过计算和比较每个信号的转换数目将被发送信号与被接收信号进行比较，如果检测到有差异，那么就使逻辑电路68无效。
必须指出ARINC629标准规定的向发送器循环发送的功能是在构件中的每个通道上执行的。因而这种环路属于本站环。还可以设想一种结构，在这种结构中循环功能还使用连接到外部总线上的通道18’，因而允许检查外部总线上的每个发送。
如果要求做一个包含32个以上符合RS485标准的通道的连接构件10，那么可以在构件10中增加第二本站总线20’，如图10所示。则两条总线20，20’需要互相连接以便对连接到构件10上的所有设备Ei来说，表现为一条本站总线。
因此，在图10中，用一个中继器38将两条总线20，20’连接在一起。中继器包括两个分别与各自总线连接的发送器/接收器单元21’和两个分别接到各自发送器/接收器单元21’上的逻辑单元22’，如用于外部总线连接通道18’上的有关单元。
两个逻辑单元22’相互连接以便其中一个的输出TX加到另一个的输入RX上。
此外，就象通道18’中的单元21’一样，发送器/接收器单元21’和逻辑单元22’用一组二极管或“门”25供电，二极管的输入直流电压由连接到相应本站总线上的通道18、18’提供。两个逻辑单元22’输出的信号RXA和RXB作为与另一条总线相连的通道中的逻辑单元22’的输入信号。
还可能提供一种连接构件10的冗余派生结构，如图11所示，以便提高连接构件的可用性。
图11给出了通道18的详细结构，通道18一方面与设备连接，另一方面与两个冗余本站总线20，20’连接。
每个通道18有两个连接到同一隔离单元24(图中没有画出)上的冗余模拟单元23。每个模拟单元23被连接到各自的逻辑单元22上，每个逻辑单元22通过各自的发送器/接收器单元21被连接到各自的本站总线20，20’上。
每个通道18中的两个逻辑单元22执行各自的故障检测，然后将误差检测信号送到公用逻辑电路59，公用逻辑电路59对逻辑电路22所做的选择作最终决策。选择结果被逻辑单元循环监视，一路直接加到模拟单元23上，另一路经过反相器58加到另一个模拟单元23上，以便唯一确认两个接收通道中的一个通道。
此外，逻辑单元22还将各自的信号RX互相交换，信号RX作为输入信号送给作为另一逻辑单元22的逻辑监视电路33。
因此，在一般操作中，本站总线20和20’发送来自于连接到构件10的设备Ei的同一种信号。
用于连接外部总线的连接通道18’可以被设计使得与通道18类似。也可以提供两条冗余外部总线。在这种情况下，连接构件将有两条通道18’，两条通道18’都仅与各自的一条本站总线和各自的一条外部总线连接。
权利要求
1.一种供多个电子设备与ARINC型外部总线连接的构件，所述构件包括一条长度很短足以克服衰减现象和传播时间等问题的本站总线，一条用于将放置在同一区域内的各个设备与本站总线相连接的连接通道，和至少一条供本站总线与外部总线连接的连接通道。
2.根据权利要求1所述的构件，其中每个设备的连接通道包括用于检测设备发送信号，和向连接构件上的其它连接通道发送一个检测信号的逻辑装置。
3.根据权利要求1或2的构件，包括一个用具有屏蔽电磁辐射和遮光功能的内部电路的材料制成的封闭箱，封闭箱的外壁作为多个连接设备和外部总线的连接器的底座，连接器的形状和尺寸是经过选择的以便尽可能减小箱体的体积和重量同时提供连接线外鞘与设备之间的电气连接。
4.根据上述权利要求中的一项的构件，其中设备的每个连接通道包括用于仅当所有别的通道处在非有效状态时才允许在本站总线上发送信号的装置。
5.根据上述权利要求中的一项的构件，其中设备的每个连接通道包括用于监视本站总线是否有效和在只有一个别的通道处在工作状态或者当通道处在向本站总线发送信息的过程中才允许接收本站总线发送信号的装置。
6.根据上述权利要求中的一项的构件，其中连接通道是相互电气隔离的，位于本站总线的外侧，每个连接通道的电源以通用方式由连接到其上的设备提供。
7.根据上述权利要求中的一项的构件，有一种带几个独立连接通道的模块结构。
8.根据上述权利要求中的一项的构件，其中本站总线由长度小于10cm的RS485型双重串行线构成。
9.根据上述权利要求中的一项的构件，其中每个连接通道包括一个由设备供电和直接连接到本站总线上的发送器/接收器单元，一个具有通道逻辑功能并连接到发送器/接收器单元上的逻辑单元，一个具有通道模拟功能并连接到逻辑单元上的模拟单元，和一个给设备和模拟单元提供电气隔离的隔离单元。
10.根据权利要求9的构件，其中与设备连接的每个连接通道的逻辑单元向发送器/接收器单元的发送器发出一个确认信号Vei来允许或不允许在本站总线上发送信号。
11.根据上述权利要求中的一项的构件，其中连接外部总线的连接通道通过一组连接成或门的二极管由设备中的一个设备或外部总线提供电源，在或门的输入端施加了通道提供的所有电源电压。
12.根据上述权利要求中的一项的构件，其中与设备交换的信号给本站通道和外部通道以及外部总线提供电源。
13.根据权利要求9到12中的一项的构件，其中与外部总线连接的连接通道的逻辑单元，包括用于阻止向外部总线再次发送被外部总线发送来的信号因而避免任何回声现象的装置。
14.根据上述权利要求中的一项的构件，其中每个供设备每个连接的连接通道中包括用于同时接收在本站总线上发送的信号的装置。
15.根据上述权利要求中的一项的构件，包括第二本站总线，它通过一个中继器与第一本站总线相连接以便对连接构件上的所有连接通道来说作为一条本站总线。
16.根据权利要求9到14中的一项的构件，其中每个供设备连接的连接通道包括连接到一个隔离单元上的两个冗余模拟单元，每个模拟单元被连接到各自的逻辑单元上，每个逻辑单元通过各自的发送器/接收器单元被连接到各自的本站总线上。
17.根据权利要求16的构件，通过两个被分别连接到两条本站总线上的连接通道连接到两条冗余外部总线上。
18.根据权利要求16的通过连接通道连接到外部总线上的构件，包括连接到同一个隔离单元上的两个冗余模拟单元，每个模拟单元被连接到各自的逻辑单元上，每个逻辑单元通过各自的发送器/接收器单元被连接到各自的本站总线上。
全文摘要
为了将多个电子设备连接到一条ARINC型外部总线上,一构件包括:一条长度足够短以克服衰减现象和传播时间等问题的本站总线(20),一条用于将放置在同一区域内的各个设备与本站总线相连接的连接通道(18)和至少一条供本站总线(20)与外部总线(14)连接的连接通道18’。
文档编号H04L12/40GK1176431SQ9711528
公开日1998年3月18日 申请日期1997年8月29日 优先权日1996年8月30日
发明者帕特里斯·图瓦永 申请人:塞克斯丹航空电子公司