尚洋

【摘 要】日趋复杂的航空电子系统对机载数据总线提出了更高的要求。本文对ARINC429总线和ARINC 664总线进行了简介，并对ARINC429总线和ARINC 664总线进行了权衡，最终得出：针对新研制的飞机，建议选用ARINC 664总线。

【关键词】机载数据总线；ARINC429；ARINC664

0 引言

机载数据总线技术是计算机网络技术在航空电子底层的具体实现，决定着飞机性能和航电系统综合化程度的高低，对现代民用飞机航电系统的设计起着至关重要的作用[1]。在航空领域广泛使用的ARINC429总线，具有结构简单、性能稳定，抗干扰性强可靠性高等优点[2]，但其带宽低，不能满足日趋复杂的航空电子系统的数据传输要求。

现代民用飞机航空电子系统的复杂性及数量不断增加，对机载数据总线提出了更高的要求，为此，空客公司在商业以太网标准的基础上建立了新一代的机载数据总线ARINC 664。

ARINC 664总线是伴随空客A380飞机的研制而发展起来的，ARINC 664 网络是一种双余度网络，其传输速度和性能都有了很大的提高[3]。

1 ARINC429总线和ARINC 664总线简介

1.1 ARINC 429总线简介

ARINC429总线协议是由美国航空无线电公司制定的工业标准和规范。现今许多的商用飞机使用的是 ARINC429总线标准。此总线标准自1977年发展至今已得到了广泛的运用，已被证明在要求严格安全的应用中是非常可靠的。这种数据总线拓扑出现在波音公司、空客公司以及庞巴迪宇航许多的商用飞机上，例如 B737、B747、A330、A340、CS100、CS300 等。

ARINC 429数据通信系统规定采用单工通信方式，从一个发送器到各个接收器的数据流是单向、不可逆的。如果要求两个方向都能进行数据传输，则每一数据流方向都要用一根独立的数据总线。数据从一个信息源经由双绞屏蔽线电缆传至各数据接收器。ARINC429的通信速度有两种：高速的100Kbps和低速的12.5Kbps[4]。

1.2 ARINC 664总线简介

ARINC 664网络是由工业标准以太网（IEEE802.3）经过适用性改进形成的具有高可靠性的确定性网络。ARINC 664网络在传统以太网高传输速率的基础上，增加了确定性定时机制和可靠的信息传输机制。ARINC 664网络既能够实现航空电子系统对数据传输带宽的要求，也满足高实时性、高可靠性的要求。

ARINC 664网络在构架上与以太网类似，采用端系统和交换机构成星型的拓扑结构[5]。同时，通过交换机之间级联，可以将一个交换机桥接到其他交换机内部网络的星形拓扑，从而拓展ARINC 664网络。

ARINC 664网络构架如图1所示，ARINC 664网络主要包括ARINC 664交换机和ARINC 664端系统两个部分。

ARINC 664交换机是ARINC 664网络通信的神经中枢，可以为ARINC 664网络上的各个端系统提供交换通路以及实现帧转发功能。与商业以太网交换机不同的是：ARINC 664交换机集成了传输数据帧的检测、过滤与管制功能，采用了静态路由配置表的方式进行目的端口寻址，以控制端口的寻址时间。

ARINC 664端系统是飞机系统设备与ARINC 664网络之间的接口部件。ARINC 664端系统嵌入在每个飞机系统设备中，为各子系统和ARINC 664网络提供了一个数据传输接口，将各子系统与ARINC 664网络连接起来，具有数据封装、解封装、流量整形、虚拟链路调节、多路调度、完整性检查和冗余管理等功能，保证了ARINC 664网络上各子系统之间安全、可靠的数据交换。

ARINC 664网络每两个端系统之间通过两个相互独立的网络进行通信（即冗余策略），以此来增强数据传输的可靠性。如图2所示，ARINC 664网络中，针对每条虚拟链路都有两条独立的物理路径，这两条物理路径由相互独立的物理接口、物理链路和交换机构成，当其中一个网络出现故障时，两个短系统之间仍能够正常通讯，提高了数据传输的可靠性。

图2 ARINC 664网络数据传输模型

2 权衡研究

以下从传输速度、重量、可扩展性、可靠性等几个方面对ARINC429总线和ARINC 664总线进行权衡分析。

a）传输速度

现代航空电子系统的复杂性越来越高，需要传输的数据量越来越大，对机载数据总线的带宽要求更高，ARINC 664总线的传输速度为100 Mbps，ARINC429总线的传输速度为100Kbps，因此ARINC 664总线能够更好的满足新一代民用飞機航电系统对数据传输的要求。

b）重量

ARINC429总线是采用单向点对点的传输方式进行通信，如果要求两个设备之间能够相互发送和接收数据，则这两个设备之间需要两根数据总线分别用于发送和接收，与ARINC 664总线的全双工传输方式相比，会导致系统需要大量的布线，因此增加了机身的重量。

c）可扩展性

ARINC429总线是通过直接将发送端与接收端连接起来传输数据，如果需要新增设备与原有设备相连，则原有设备需要新增硬件接口并且更改软件。

ARINC 664 网络采用端系统和交换机构成星型的拓扑结构，交换机之间可以级联，实现一个交换机桥接到其他交换机内部网络的星形拓扑，达到ARINC 664网络拓展的目的，如果新增设备，不会引起原有设备软硬件的更改，因此ARINC 664 网络具有网络结构灵活、可扩展性强的特点。

d）可靠性

经评估，ARINC429总线和ARINC 664总线都有很高的可靠性。

e）维护性

ARINC 664支持与Internet的通信连接，使得航空电子系统与地面计算机系统的连接更为简单。

3 结论

ARINC 664总线相比ARINC429总线具有传输速度高、可减轻布线重量、可扩展性强的优点，因此对于新研制的民用飞机，建议选用ARINC 664总线。

【参考文献】

[1]石改辉，张原，李达.全双工交换式以太网研究[J].信息安全与通信保密，2007（5）：51-55.

[2]张志，翟正军，姚方圆.基于FPGA的ARINC 664端系统协议芯片的设计与实现[J].计算机测量与控制，2010（2）：422-442.

[3]赵国斌.航空电子全双工交换式以太网分析[J].中国制造业信息化，2011（21）：61-63.

[4]秦显忠.ARINC 429数字式数据通信在波音757/767民用飞机上的应用[J].航空电子技术，1989（1）：1-7.

[5]姜丽云.ARINC 664网络关键技术研究[D].西安：西安电子科技大学，2013.

[责任编辑：朱丽娜]endprint