MIL-STD-1553　チュートリアル

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル MIL-STD-1553チュートリアル 文書バージョン：2010年1月 文書番号： GFT-711A 1

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル 目次と図表 目次 第1章 概要  インタフェースの説明 ..................................................................................................................................6  背景......................................................................................................................................................................6  デジタル技術の到来......................................................................................................................................7  データ・バスの到来........................................................................................................................................7  歴史と応用.........................................................................................................................................................8  附属書1と附属書2..........................................................................................................................................9  MIL-STD-1553の応用 ...............................................................................................................................9  MIL-STD-1553Bの定義............................................................................................................................10 第2章 ハードウェア要素  伝送媒体 .......................................................................................................................................................11  マルチスタブ・カプラー .............................................................................................................................13  リモート・ターミナル......................................................................................................................................13  バス・コントローラ.........................................................................................................................................16  ワード制御装置 ...........................................................................................................................................16  メッセージ制御装置 ...................................................................................................................................16  フレーム制御装置 ......................................................................................................................................17  バス・モニター................................................................................................................................................17  端末ハードウェア..........................................................................................................................................18 第3章 プロトコル  ワード型 .........................................................................................................................................................19  同期部 ............................................................................................................................................................20  コマンド・ワード ............................................................................................................................................21  データ・ワード ...............................................................................................................................................22  ステータス・ワード ......................................................................................................................................23  ステータス・ワードのリセット ..................................................................................................................23  端末アドレス .................................................................................................................................................23  メッセージ・エラー .......................................................................................................................................24  インスツルメンテーション...........................................................................................................................24  サービス要求.................................................................................................................................................24  予備 .................................................................................................................................................................25  ブロードキャスト・コマンド受信................................................................................................................25  ビジー................................................................................................................................................................25  サブシステム・フラグ .................................................................................................................................26  動的バス制御受諾ビット............................................................................................................................26 2

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル  端末フラグ .....................................................................................................................................................27 第4章 メッセージ・フォーマット  初めに...............................................................................................................................................................28  バス・コントローラからリモート・ターミナルへ .................................................................................29  リモート・ターミナルからバス・コントローラへ .................................................................................30  リモート・ターミナルからリモート・ターミナルへ................................................................................30  RT-RT確認 ...................................................................................................................................................31  モード・コマンド・フォーマット....................................................................................................................31  ブロードキャスト情報送信フォーマット ..............................................................................................31  コマンドとメッセージの確認 ....................................................................................................................32  不正コマンド....................................................................................................................................................32  例1......................................................................................................................................................................33  例2......................................................................................................................................................................33  例3......................................................................................................................................................................34  端末応答時間................................................................................................................................................34  メッセージ間ギャップ .................................................................................................................................34  コマンド上書き .............................................................................................................................................35 第5章 モード・コード  初めに...............................................................................................................................................................36  モード・コード識別子 .................................................................................................................................37  動的バス制御................................................................................................................................................37  同期 .................................................................................................................................................................38  ステータス・ワード送信...............................................................................................................................38  自己試験始動 ..............................................................................................................................................39  送信機シャットダウン ................................................................................................................................40  送信機シャットダウン無効........................................................................................................................40  端末抑制フラグ.............................................................................................................................................40  端末抑制フラグ無効 .................................................................................................................................41  リモート・ターミナルのリセット ...............................................................................................................41  ベクトル・ワード送信....................................................................................................................................42  データ・ワードとの同期 ............................................................................................................................43  最終コマンド・ワード送信..........................................................................................................................43  Built-in-Test（BIT）ワード送信...............................................................................................................43  選択送信機シャットダウン........................................................................................................................44  選択送信機シャットダウン無効 ............................................................................................................44  予約モード・コード........................................................................................................................................44  要求モード・コード ......................................................................................................................................45  ブロードキャスト・モード・コード...............................................................................................................45 第6章 システム問題  サブアドレスの使用 ...................................................................................................................................46  拡張サブアドレス..........................................................................................................................................46 3

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル  データ・ラップアラウンド ...........................................................................................................................47  データ・バッファリング ...............................................................................................................................48  可変メッセージ・ブロック ..........................................................................................................................48  サンプル一致.................................................................................................................................................49  データ確認......................................................................................................................................................49  メジャー/マイナー・フレーム・タイミング ...........................................................................................50  バス負荷..........................................................................................................................................................52  エラー処理.......................................................................................................................................................52 第7章 バス接続  初めに...............................................................................................................................................................54  直接結合バス ..............................................................................................................................................54  変圧器結合バス .........................................................................................................................................55  混合バス結合................................................................................................................................................55  プライマリー及びセカンダリー・バス.....................................................................................................56  2つ以上の端末 ...........................................................................................................................................57  警告 .................................................................................................................................................................58  単一バス配線短絡.......................................................................................................................................58  クロス・バス配線短絡 ...............................................................................................................................58  2つのバス/1つのコントローラの短絡..................................................................................................59  非常に長いスタブの短絡..........................................................................................................................59  ターミネータなしの短絡 ..........................................................................................................................59  接続カプラーの短絡 .................................................................................................................................59  ジャンク配線短絡.........................................................................................................................................60 第8章 試験  初めに...............................................................................................................................................................61  政府及びSAE試験計画.............................................................................................................................61  試験機器..........................................................................................................................................................61 第9章 補足情報  情報源 ............................................................................................................................................................63 図一覧  図1 システムの外形.....................................................…………………………............8  図2 端末接続方法 .................................................………………………………...….12  図3 簡単な多重アーキテクチャ ................................................………………...…..14  図4 端末定義 .................................................................……………………………....15  図5 ワード・フォーマット ..........................................................................………….19  図6 データのエンコード及びデコード .................................................…………....20  図7 情報送信フォーマット..................................................………………………….29  図8 情報送信フォーマット（ブロードキャスト）.......................................................29 4

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル  図9 メジャー/マイナー・サイクル...........................................................……….........51  図10 直接結合......................................................................…………………………...54  図11 変圧器結合............................................................…………………………...…..55  図12 混合バス結合.............................................................…………………………....56  図13 プライマリー及びセカンダリー・バス ...............................................………..57 表一覧  表1 MIL-STD-1553の特性の概要 .................…………………………………..........10  表2 伝送媒体特性の概要....................………………………………………………...11  表3 端末電気特性の入力特性 .........…………………………………………………18  表4 端末電気特性の入力特性 .........…………………………………………………18  表5 モード・コード..............................................................................………………...36  表6 バス負荷数値..............................................................………………………….....52  表7 試験計画..................................................................................………………….....61 5

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル 第1章 概要 インタフェースの説明 MIL-STD-1553は、データ・バス用の電気的及びプロトコル特性を定義する軍用標準で す。データ・バスは、各種システム間のデータ及び情報の交換のための媒体を提供するた めに使用されます。パソコンとOA業界がローカル・エリア・ネットワーク（LAN）と称す るものに似ています。 このガイドは、MIL-STD-1553データ・バス、その歴史、応用、及び使用を紹介します。 ガイドは、以下のことを叙述します。  バスを構成する物理的要素  メッセージ・フォーマット、ワードの型、並びにコマンド及びステータス・ワー ドを含むプロトコル  リモート・ターミナル及びバス・コントローラの両視点からのステータス・ワー ド・ビット及びモード・コマンドとその定義及び使用  バス・ロード、メジャー及びマイナー・フレーム・タイミング、及びエラー回復 のような問題 加えて、このガイドは、各種試験計画を紹介し、GE Intelligent Platformsの MIL-STD-1553製品ラインがあなたの試験及び応用の需要のいくつかをいかに解決できる かを議論します。 背景 1950年代から1960年代、アビオニクスとして言及される航空電子装置は、単純なスタン ドアロン・システムでした。航法、通信、航空管制、及びディスプレイは、アナログ・シ ステムから成りました。しばしば、これらのシステムは、単一システムを形成するために 接続された多数のボックス、又はサブシステムから構成されました。システム内の各ボッ クスは、ポイント・トゥー・ポイント配線で接続されました。信号は、主としてアナログ 電圧、シンクロ/レゾルバ信号、及びスイッチの接触から成りました。航空機内のこれらの ボックスの位置は、オペレータの需要の機能、利用できるスペース、並びに機体重量及び バランスの制約でした。システムが加われば加わるほど、コックピットはますます込み合 い、配線は複雑なものとなり、機体の総重量は増加しました。 1960年代後半から1970年代前半までに、各システムが要求するブラック・ボックスの数 を減らすために、各システム間で情報を共有する必要性が生じました。例えば、方向及び 速度情報を提供する単一センサーは、航法システム、兵器システム、航空管制システム、 及びパイロットのディスプレイ・システムに該当データを提供し得ました（図1A参照）。 6

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル しかしながら、アビオニクス技術は、なお基本的にアナログであり、センサーの共有は、 ブラック・ボックスの総数の減少を生み出し、接続信号は、配線とコネクターの「ネズミ の巣」となりました。更に、後から加わった機能又はシステムは、特定の信号の追加接続 が潜在的なシステム影響を有し得る悪夢の統合となりました。加えて、システムがポイン ト・トゥ・ポイント配線を使用するにつれ、信号源となるシステムは、典型的に、新たに 加わったサブシステムに出力するために、追加のハードウェアを提供するように改修され なければならなりませんでした。そのように、システム間接続は、必要最小限に維持され なければならなりませんでした。 デジタル技術の到来 1970年代後半までに、デジタル技術の到来と共に、デジタル・コンピュータは、アビオ ニクスのシステムとサブシステムにその道を開きました。これらは、そのアナログの前身 と比較して、増大したコンピュータ能力と容易な成長性を提供しました。しかしながら、 送受信システムからのデータ信号、出入力は、なお本質的にアナログのままでした。この ことは、複雑かつ高価なA/D及びD/A変換機を通して他のシステム及びサブシステムに連結 する少数の中央集権化コンピュータ（典型的に1又は2台のみ）の構成をもたらしました。 時が経ち技術が進歩するにつれ、アビオニクス・システムは、デジタルが多くなりまし た。そして、マイクロプロセッサーの進歩と共に、物事は現実に急増しました。このデジ タル応用の利点は、アナログ信号の数の減少、それ故、その変換の必要性でした。デジタ ル形態でのユーザー間のデータの伝送は、センサー情報のより大きな共有を提供すること ができました。利点の追加の側面は、アナログ・データが単方向で送信されたのに対し、 デジタル・データは双方向で送信できたことでした。データのパラレルよりはむしろシリ アル伝送が、飛行機とブラック・ボックスに要求される受信機/駆動機回路内の連絡数を減 少させるために使用されました。 データ・バスの到来 しかし、これだけではまだ不十分でした。全てのシステムとサブシステムが単一かつ共 通の配線を共有することを可能にするデータ伝送媒体が必要とされました（図1B参照）。 この相互接続の使用を共有することにより、各種サブシステムは、一時に、定義されたシ ーケンスで、相互間、他のシステム及びサブシステム、それ故、データ・バスにデータを 送ることができました。 MIL-STD-1553Bは、「合成パルスの連続を形成するために時間がずらされた差分信号 サンプルを有する1つの通信システムを通した複数の信号源からの情報の送信」として、時 分割多重（TDM）方式の用語を定義します。図1Bの例に対して、これは、異なる時間、そ れ故時分割で行われる異なるアビオニクス・ボックス間の通信で、データが単一伝送媒体 上の複数のアビオニクス・ユニット間で転送されることを意味します。 7

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル 図1A 図1B 図1 システムの外形 歴史と応用 1968年、軍産の技術団体であるSociety of Automotive Engineers（SAE）は、軍事アビ オニクス共同体の需要に応えるシリアル・データ・バスを定義するために小委員会を設置 しました。A2-Kとして知られるこの小委員会は、1970年に文書の最初の草案を立案しまし た。3年間の軍官の再検討と修正は、1973年8月にMIL-STD-1553（USAF）のリリースを もたらしました。最初の標準の主要ユーザーは、F-16でした。 更なる修正と改善が行われ、三軍バージョンのMIL-STD-1553Aが1975年にリリースさ れました。標準の“A”バージョンの最初のユーザーは、空軍のF-16と陸軍の新攻撃ヘリ、 AH-64Aアパッチでした。 いくつかの「実世界」の経験と共に、間もなく、更なる定義と追加の能力が必要とされ ることとなりました。SAEは、1553Bを生み出すために3年間の集中した努力を費やし、 1978年にリリースしました。当時、政府は、コンポーネントの製造業者が製品を開発する のを可能にし、なされるべき次の変更は何かを決定する前に、産業界が追加の「実世界」 8

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル の経験を得ることを可能にするため、標準を“B”レベルで「凍結」することに決定しました。 附属書1と附属書2 今日、1553標準は、“B”レベルのままでした。しかしながら、修正は行われています。 1980年、空軍は附属書1を導入しました。空軍の応用のみを意図した附属書1は、標準内の オプションの多くの使用を制限しました。空軍は、アビオニクス・システムの共通セット を獲得する必要があると感じましたが、産業界の多くは、附属書1が余りに限定的で、標準 の応用において能力が制限されていると感じました。 SAEは、附属書2を立案するために、委員会の作業で再び3年以上を費やしました。1986 年にリリースされた三軍附属書2（附属書1を代替）は、標準内のオプションに対する定義 をより確固たるものにしています。そして、オプションの使用を制限することなく、オプ ションがもし適用されるのならば、どのように使用されるべきかを厳格に定義しています。 附属書2はまた、運用特性の共通セットを獲得するために、ブラック・ボックスの設計に対 する最小限の要求も置いています。 MIL-STD-1553の応用 その当初から、MIL-STD-1553は、数多くの応用を見出しています。標準附属書2は、そ の使用を制限しないために、「航空機」又は「機上」への全て言及を削除すらしています。 標準が応用されている全プログラムは、ここでカバーするには多すぎるので、以下はその 使用の要約です。 標準は、衛星並びにスペースシャトル内のペイロード（国際宇宙ステーション上ですら 使用されています。）に適用されており、その軍事応用は、最も数多く、広範囲に渡って います。大型輸送機、空中給油機、並びに爆撃機、戦術戦闘機、及びヘリで利用されてい ます。これは、ミサイル内にすら含まれ、いくつかの実例では、航空機とミサイル間の主 要インタフェースとして役立っています。海軍は、水上及び潜水艦艇にデータ・バスを応 用しています。陸軍は、ヘリに加えて、戦車と榴弾砲に1553を導入しています。 商業利用は、地下鉄、例えば、湾岸地域高速線（BART）、及び生産ラインを含むシス テムに標準を応用しています。 MIL-STD-1553Bは、NATOと多くの外国政府にも採用され、履行されています。イギ リスは、Def Stan 00-18 (Part 2)を刊行し、NATOは、STANAG 3838 AVSを出版してお り、両方共に、MIL-STD-1553Bの亜種です。 MIL-STD-1553Bの広範囲な採用と応用は、他の標準化努力の発展も促進しています。 MIL-STD-1773は、1553Bの光ファイバー版です。そして、MIL-STD-1760A, the Aircraft/Store Interconnectは、その中に1553Bを組み込んでいます。 9

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル MIL-STD-1553Bの定義 こうして今、我々は、データ・バスの開発を駆り立てる必要性、その歴史と応用の少し、 MIL-STD-1553Bが正確に何なのかを理解しました。MIL-STD-1553Bの特性の概要は、表 1で見られます。 表1 MIL-STD-1553の特性の概要 データ・レート 1 MHz ワード長 20 bit データ・ビット/ワード 16 bit メッセージ長 最大32データ・ワード 送信技術 半二重 オペレーション 非同期 エンコード 二相マンチェスターII プロトコル コマンド/レスポンス バス・コントローラ シングル又はマルチプル 典型的に二重冗長、2つ目のバスは「ホットバックア フォールト・トレランス ップ」状態 制御装置から端末 端末から制御装置 メッセージ・フォーマット 端末から端末 ブロードキャスト システム制御 リモート・ターミナル数 最大31 リモート・ターミナル 端末タイプ バス・コントローラ バス・モニター 伝送媒体 ツイスト・シールド・ペア 接続 変圧器と直接 データ・バスの主目的は、ブラック・ボックス間でデータを移動することにあります。 これらのボックスがいかに接続されるかと、通信が達成される方法論は、データ・バスの 動作の中心です。 しかしながら、プロトコルを探求する前に、データ・バス・ハードウェアを少し理解す る必要があります。 10

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル 第2章 ハードウェア要素 MIL-STD-1553は、データ・バス・システムとデータ・バスが接続されるブラック・ボ ックスの設計に関する一定の様相を定義します。標準は、4つのハードウェア要素を定義し ます。これらは、以下のものです。  伝送媒体  リモート・ターミナル  バス・コントローラ  バス・モニター 伝送媒体 伝送媒体、又はデータ・バスは、メイン・バスと多数のスタブから成るツイスト・シー ルド・ペア伝送線として定義されます。バスに接続した各端末毎に1つのスタブが存在しま す。メイン・データ・バスは、ケーブルの特性インピーダンスに等しい抵抗（プラス又は マイナス2%）を有する終端で終結します。この終端は、データ･バスを電気的に無限伝送 線路のように振舞わせます。 端末を接続するためにメイン・バスに加えられるスタブは、「ローカルな」負荷を提供 し、加えられるインピーダンス・ミスマッチを生み出します。このミスマッチは、適切に 制御されなければ、電気的反響を生み出し、メイン・バスのパフォーマンスを低下させま す。それ故、メイン・バスとスタブの特性は、標準内に明示されます。表2は、伝送媒体特 性を要約します。 表2 伝送媒体特性の概要 ケーブル・タイプ ツイスト・シールド・ペア 静電容量 最大30.0 pF/ft、wire to wire 固有インピーダンス 70.0～85.0 Ω、1 MHz ケーブル減衰 最大1.5 dB/100 ft.、1MHz ケーブル・ツイスト 最小4 Twists / ft. シールド・カバー 最小90％（附属書2） ケーブル終端 ケーブル・インピーダンス（±2％） 直結スタブ長 最大1 ft XFMR変圧器スタブ長 最大20 ft 今、メイン・データ・バスの最大長があります。続く伝送線路の設計の実践とスタブの 注意深い配置は、数百m長のメイン・バスを有する動作システムを生み出すことができま す。バスは、その動作とパフォーマンス特性を保障するために形成され、試験されること が高く勧告されます。 標準は、端末がメイン・バスに接続される2つの方法を明示します。 11

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル  直接結合  変圧器結合 図2は、2つの方法を示しています。2つの主な違いは、変圧器結合方法がメイン・バス・ ケーブルにスタブ・ケーブルを接続するのに分離抵抗器を使用することです。両方法にお いて、2つの分離抵抗器は、バスと直列に配置されます。直接結合方法において、抵抗器は、 典型的に端末内に位置するのに対し、変圧器結合方法では、抵抗器は、典型的に、データ・ バス・カプラーと呼ばれるボックスに、結合変圧器と共に位置します。 図2 端末接続方法 12

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル 2つの結合方法間のもう1つの違いは、スタブ長です。直接結合方法に対して、スタブ長 は、最大1フィートに制限されます。変圧器結合方法に対して、スタブは、最大20フィート 長にまでなり得ます。それ故、直接結合システムに対して、データ・バスは、端末の各々 の直近を経由しなければなりませんが、変圧器結合システムに対して、データ・バスは、 各端末から20フィートまで離しても構いません。 直接結合スタブを使用するバスは、スタブの配置により引き起こされるインピーダン ス・ミスマッチに耐えるように設計されなければなりません。このように、スタブがどこ に配置されるかを決定するために、注意深いトレードオフ分析を遂行すべきです。波形の 歪が受信機に問題を引き起こすかどうかを決定するために、直接結合方法を使用して、設 計を構築及び試験すべきです。 マルチスタブ・カプラー 過去、接続された各ブラック・ボックスに対して、データ・バス上に1つのデータ・バス・ カプラー（変圧器結合）を有するのが普通でした。最近、マルチスタブ・カプラーが導入 され、受け入れられつつあります。マルチスタブ・カプラーの使用は、調達しなければな らない独立の構成要素の数を減少させ、航空機の配線を減少させます。今日のいくつかの 応用において、1つのマルチスタブ・カプラーは、各機器ベイ又はラックに供給されます。 追加の「スペア」スタブは、トラブルシューティング及びメンテナンス用の監視装置と試 験機器の接続用の各カプラーに供給することができます。 リモート・ターミナル リモート・ターミナルは、標準内で「バス・コントローラ又はバス・モニターとして動 作しない全ての端末」として定義されます。それ故、制御装置、監視装置、又はメイン・ バス若しくはスタブでなければ、リモート・ターミナルのはずです。リモート・ターミナ ルは、データ・バスとサブシステム間でデータを転送するのに必要な機器を構成します。 では、サブシステムとは何か？1553アプリケーションに対して、サブシステムは、転送さ れるデータの送信者又は使用者です。 初期の1553において、リモート・ターミナルは、主として、アナログ及びディスクリー ト・データをデータ・バスと互換性のあるデータ・フォーマットに変換するために使用さ れました。サブシステムは、なおデータを提供するセンサーとデータを使用するコンピュ ータでした。デジタル・アビオニクスが利用できるようになればなるほど、センサー及び コンピュータにリモート・ターミナルを組み込むのが傾向となっています。今日、サブシ ステムは、組込リモート・ターミナルを含むのが一般的です。図3は、異なるレベルのリモ ート・ターミナルを示しています。 13

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル 図3 単純な多重アーキテクチャ リモート・ターミナルは、典型的に送信機、エンコーダ/デコーダ、プロトコル制御装置、 バッファ又はメモリー、及びサブシステム・インタフェースから成ります。コンピュータ 又はプロセッサを内包する現代のブラック・ボックスにおいて、サブシステム・インタフ ェースは、コンピュータのアドレス、データ、制御バスへのインタフェースに必要なバッ ファとロジックからなり得ます。今日のアプリケーションにおいて最も流行っている二重 冗長システムに対しては、2台の送信機と2台のエンコーダ/デコーダが要求されます。 図4は、リモート・ターミナルとサブシステムへのその接続のブロック図です。リモート・ ターミナルが共有メモリ（プライベートに対して）を共有する場合、リモート・ターミナ ルが扱えるメモリの一部がリモート・ターミナルの一部とみなされるべきことを指摘すべ きです（図4に示されるように）。リモート・ターミナルは、データが転送されているデー タバスとユーザ又は発信者間でデータを転送する必要がある電子機器全てから成ります。 14

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル 図4 端末定義 しかし、リモート・ターミナルは、正にデータ・フォーマッター以上のものでなければ なりません。これは、バス・コントローラからのコマンドを受信、デコードし、適時に反 応することができなければなりません。これはまた、データの価値があるメッセージをバ ッファし、送信エラーを検知し、データに対する確認試験を遂行し、メッセージ送信のス テータスを報告できなければなりません。標準附属書2は、リモート・ターミナルがいくつ かのバス管理コマンド（モード・コマンドとして言及される）を遂行できることも要求し ています。二重冗長アプリケーションに対して、これは、同時に両バス上のコマンドを聞 き、デコードすることができなければなりません。 リモート・ターミナルは、標準により定義されたプロトコルに従わなければなりません。 バス・コントローラから受信したコマンドに反応することのみできます（言い換えれば、 話しかけられた時のみ話す）。確認コマンドを受信した時、これは、非常に小さく、厳密 に定義された時間内に反応しなければなりません。メッセージが定義された確認要求に合 致しない場合、リモート・ターミナルは、メッセージを無効にし、データを廃棄しなけれ ばなりません（サブシステムにより使用されることを許さない）。バス・コントローラに ステータスを報告することに加え、今日のほとんどのリモート・ターミナルは、サブシス テムに数レベルのステータス情報を提供できます。 15

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル バス・コントローラ バス・コントローラは、データ・バス上のデータの流れの指示を担当します。複数の端 末がバス・コントローラとなることができますが、1つのバス・コントローラのみが、一時 にアクティブとなれます。バス・コントローラは、データ・バス上にコマンドを発行する ことが許された唯一のものです。コマンドは、データの転送又はバスの制御及び管理のた めであり得ます（モード・コマンドとして言及）。 典型的に、バス・コントローラは、ミッション・コンピュータ、ディスプレイ・プロセ ッサー、又は火器管制コンピュータのような他のいくつかのコンピュータ内に含まれてい る機能です。バス・コントローラと関連した電子機器の複雑さは、サブシステム・インタ フェース（コンピュータへのインタフェース）の機能、遂行されるべきエラー管理と処理 の総量、及びバス・コントローラのアーキテクチャです。 3つの型のバス・コントローラ・アーキテクチャーが存在します。  ワード制御装置  メッセージ制御装置  フレーム制御装置 バス・コントローラの内部動作には、標準内にいかなる要求もなく、バスにコマンドを 発行することだけです。 ワード制御装置 ワード制御装置は、最も古く、最も単純な型の制御装置です。今日、ワード制御装置は ほとんど作られていません。ワード制御装置に対して、端末電子機器は、一時に1ワードを サブシステムに送信します。メッセージのバッファリングと確認は、サブシステムにより 遂行されなければなりません。これは、バスのタイミング要求のため、サブシステムに極 めて負担を負わせます。 メッセージ制御装置 今日、「配備」されたバス・コントローラの多くは、メッセージ制御装置です。これら の制御装置は、メッセージの終了時又は恐らくはエラー発生時にのみ、コンピュータと接 続し、一時に単一のメッセージを出力します。いくつかのメッセージ制御装置は、コンピ ュータに割り込む前に、代替データ・バス上で一時送信するように、マイナーなエラー処 理を遂行することができます。 コンピュータは、メッセージがメモリー内に存在し、制御ワードを提供するインタフェ ース電子機器に通知します。各メッセージに対して、制御ワードは、典型的に、どのバス がメッセージを転送すべきか、どこでメモリのデータを読み書きすべきか、エラーが発生 16

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル した場合、何をすべきかについて、メッセージ型（例えば、RT-BC又はRT-RTコマンド） を電子機器に通知します。制御ワードは、電子機器のハードウェア設計の機能であり、バ ス・コントローラ中で標準化されていません。 フレーム制御装置 フレーム制御装置は、バス・コントローラにおける最新の概念です。マイクロプロセッ サとApplication Specific Integrated Circuits（ASIC）の到来と共に、この型の制御装置 は、急速に標準となりつつあります。フレーム制御装置は、ホスト・コンピュータにより 定義されたシーケンス内の多重メッセージを処理することができます。フレーム制御装置 は、典型的に、メッセージ制御ワードによる定義により、いくつかのエラー処理を遂行す ることができます。フレーム・プロセッサーは、一連のメッセージの終了時又は処理でき ないエラーが検知された時のみ割り込み、可能な限りサブシステム又はホスト・コンピュ ータを「オフロード」するために使用されます。 バス・モニター バス・モニターは、データ・バス上の情報交換を聴取（監視）する端末です。標準は、 「オフライン・アプリケーション（例えば、飛行試験記録、整備記録又は任務分析）用又 はバス・コントローラとして引き継ぐべきバックアップ・バス・コントローラに十分な情 報を提供するために」使用されるバス・モニターにより獲得される情報を宣言して、バス・ コントローラがいかに使用されるのかを厳密に定義します。監視装置は、バスからの全デ ータを収集するか又は選定されたデータを収集します。その使用を制限する理由は、監視 装置がデータ収集している間、監視装置がステータス・ワードを送信しない故に、送信さ れた情報のステータスを報告できない受動デバイスであることにおいて、標準のコマンド 応答プロトコルから逸脱していることにあります。バス・モニターは、2つのカテゴリーに 分かれます。  試験用のレコーダー  バックアップのバス・コントローラとして機能する端末 データの収集において、監視装置は、リモート・ターミナルと同じメッセージ確認機能 を遂行し、エラーが探知された場合、サブシステムにエラーを通知しなければなりません （サブシステムは、なおデータを記録できるが、エラーが記録されるべき）。試験用レコ ーダとして機能する監視装置に対して、サブシステムは、典型的に磁気テープ又はディス クのような記録デバイス、又はテレメトリー送信機です。バックアップのバス・コントロ ーラとして機能する監視装置にとって、サブシステムはコンピュータです。 今日、リモート・ターミナルを含むことは、バス・モニターに共通です。監視装置は、 その端末アドレス宛のコマンドを受信した時、リモート・ターミナルとして応答します。 他の全てのコマンドに対しては、監視装置として機能します。リモート・ターミナル部分 は、ステータスと残されたメモリ又は時間の総量（例えば、記録テープ）を監視するバス・ 17

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル コントローラにフィードバックを提供するために使用することができます。リモート・タ ーミナル部分はまた、どのメッセージをキャプチャすべきかについて、選択モニタを再プ ログラムするためにも使用することができます。 端末ハードウェア リモート・ターミナル、バス・コントローラ、及びバス・モニター間の電子ハードウェ アは、それほど異なりません。リモート・ターミナルとバス・コントローラ（リモート・ ターミナルでもある場合、バス・モニターも）は共に、データをフォーマットし、転送す るために、送信機/受信機とエンコーダ/デコーダを有さなければなりません。送信機とエ ンコーダ/デコーダに対する要求は、ハードウェア要素間で変わりません。表3と表4は、端 末の電気特性を列挙しています。3要素全ては、数レベルのサブシステム・インタフェース とデータ・バッファリングを有します。主な違いは、プロトコル制御論理にあり、しばし ば、マイクロコード化された命令が異なっています。この理由のため、全3デバイスとして も機能できる1553ハードウェア回路を見つけるのが一般的です。 端末を設計するのに今日利用できる多数の「オフ・ザ・シェルフ」構成要素が存在しま す。これらは、ディスクリート送信機、エンコーダ/でコーダ、及びプロトコル論理デバイ スから、変圧器を除く全てのものを包括する単一の二重冗長ハイブリッドまで様々です。 表3 端末電気特性入力特性 要求 変圧器結合 直接結合 条件 入力レベル 0.86～14.0 V 1.2～20.0 V p-p、l-l 反応なし 0.0～0.2 V 0.0～0.28 V p-p、l-l ゼロ・クロス安定性 ±150.0 nSec ±150.0 nSec 上り/下り時間 0 nSec - Sine 0 nSec - Sine ノイズ排除 140.0 mV WGN 200.0 mV WGN BER 1 per 107 一般モード排除 ±10.0 V peak ±10.0 V peak 入力インピーダンス 1000 Ω 2000 Ω 75 kHz～1 MHz 表4 端末電気特性出力特性 要求 変圧器結合 直接結合 条件 出力レベル 18.0～27.0 V 6.0～9.0 V p-p、l-l ゼロ・クロス安定性 25.0 nSec 25.0 nSec 上り/下り時間 100～300 nSec 100～300 nSec 10%～90% 最大歪 ±900.0 mV ±300.0 mV peak、l-l 最大出力ノイズ 14.0 mV 5.0 mV rms ms、l-l 最大誤差電圧 ±250.0 mV ±90.0 mV peak、l-l 18

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル 第3章 プロトコル 今、ハードウェア要求を少し理解し、情報伝送が行われる方法論を議論すべき時です。 転送が行われる規則は、「プロトコル」として言及されます。 バスの制御、データ・フロー、ステータス報告、及び管理は、3つのワード型により提供 されます。 ワード型 3つの異なるワード型が、標準により定義されます。これらは、以下のものです。  コマンド・ワード  データ・ワード  ステータス・ワード 各ワード型は、ユニークなフォーマットを有しますが、3つ全てが共通の構造を維持して います。各ワードは、21ビット長です。最初の3ビットは、同期部として使用され、デコー ド・クロックを新しい各ワードの始めに再同期させることができます。次の16ビットは、 情報部であり、3ワード型間で異なります。最後のビットは、パリティ・ビットです。パリ ティは、シングル・ワードに対して奇数パリティに基づきます。3つのワード型は、図5に 示されています。 図5 ワード・フォーマット 全てのワードに対するビット・エンコーディングは、二相マンチェスターIIフォーマッ 19

MIL-STD-1553 チュートリアル 株式会社ナセル トに基づきます。マンチェスターIIフォーマットは、ビット・シーケンスが独立である自 己クロック波形を提供します。マンチェスター波形の正負の電圧レベルは、DC-balanced （負信号と同じ量の正信号）で、それ自体、変圧器結合に良く適しています。 マンチェスター波形は、図6に示されます。信号の遷移は、ビット時間の中心で起こりま す。論理“0”は、負レベルから正レベルに遷移する信号です。論理“1”は、プラス・レベル からマイナス・レベルに遷移する信号です。 図6 データのエンコードとデコード バス上の電圧レベルが信号媒体ではなく、厳密にはバス上で情報を運ぶゼロクロスのタ イミングと極性であることに注意することが重要です。この理由のため、1553バスは、バ ス上の電圧レベルを可変させる条件を極めて大目に見ています。 端末のハードウェアは、ワード型のマンチェスター・エンコーディングとデコーディン グを担当します。サブシステムが見るインタフェースは、全ワードの16ビットの情報部で す。同期及びパリティ部は、直接には提供されません。しかしながら、受信メッセージに 対して、デコーダ・ハードウェアは、同期型に関してプロトコル論理、パリティが正しい か否かに関してワードに信号を提供します。送信メッセージに対して、どの同期型がワー ドの始めに置かれるべきかを定義するエンコーダへの入力が存在します。エンコーダは、 自動的にパリティを計算します。 同期部 全ワード型の最初の3ビットは、同期部と呼ばれます。同期波形は、遷移がビット時間の 中間でしか起こらないため、それ自体不正なマンチェスター波形です。この異なるパター 20