MIL-STD-1553 para niños
MIL-STD-1553 es un estándar militar muy importante, creado por el Departamento de Defensa de Estados Unidos. Imagina que es como un conjunto de reglas que explican cómo debe funcionar un "bus de datos" en serie. Un bus de datos es como una autopista de información dentro de un sistema, que permite que diferentes partes se comuniquen entre sí.
Este estándar fue diseñado al principio para aviones militares, pero con el tiempo se empezó a usar también en naves espaciales, tanto militares como civiles. Permite que los sistemas se conecten de forma segura y eficiente. Utiliza un tipo de conexión especial que envía la información en dos direcciones (pero no al mismo tiempo) y puede conectar hasta 31 dispositivos diferentes. Existe una versión de este estándar, llamada MIL-STD-1773, que usa cables de fibra óptica en lugar de cables eléctricos, lo que la hace más ligera y resistente a ciertas interferencias.
El MIL-STD-1553 se publicó por primera vez en 1973 para la Fuerza Aérea de Estados Unidos. Uno de los primeros aviones en usarlo fue el F-16 Fighting Falcon. Después, otros aviones como el F-18 Hornet también lo adoptaron. Hoy en día, es muy usado por todas las ramas del ejército de Estados Unidos y también ha sido adoptado por la OTAN. Sin embargo, en los diseños más nuevos, está siendo reemplazado por una tecnología más moderna llamada FireWire.
Contenido
¿Cómo ha evolucionado el estándar MIL-STD-1553?
El estándar MIL-STD-1553 ha tenido varias actualizaciones para mejorar su funcionamiento. La versión MIL-STD-1553B, que salió en 1978, reemplazó a la versión anterior (1553A de 1975). La principal mejora de la versión B fue que definió de forma más clara cómo debían funcionar las cosas. Antes, si el estándar no especificaba algo, cada fabricante lo hacía a su manera, lo que causaba problemas de compatibilidad.
Con la versión 1553B, se buscó que los equipos de diferentes fabricantes pudieran funcionar juntos sin problemas. Esto se logró al especificar con mucho detalle cómo debían ser las conexiones eléctricas. Desde 1978, se han publicado seis modificaciones más para seguir mejorando el estándar. Por ejemplo, una modificación en 1986 cambió el nombre del documento para que fuera más general.
Actualmente, el estándar MIL-STD-1553 es mantenido por el Departamento de Defensa de Estados Unidos y por una parte de la Society of Automotive Engineers que se dedica a la industria aeroespacial.
¿Cómo funciona la conexión física del bus?
Características del cableado
Cada bus MIL-STD-1553 usa un cable especial con dos hilos trenzados. Este cable tiene una resistencia específica para asegurar que la señal viaje correctamente. Para conectar los dispositivos al bus, se usan transformadores especiales que aíslan las señales. Esto ayuda a reducir el impacto si hay un cortocircuito y asegura que la corriente no dañe el avión.
Transmisión de datos y velocidad
La información se envía usando un código llamado "Manchester". Este código es muy útil porque permite enviar la señal de reloj (que marca el ritmo de los datos) y los datos al mismo tiempo, y también ayuda a que la señal no pierda fuerza al pasar por los transformadores. La velocidad a la que se transmiten los datos es de 1 millón de bits por segundo (1 Mbps). La señal eléctrica tiene un voltaje que varía entre 18 y 27 voltios.
Redundancia y resistencia a interferencias
Para hacer el sistema más seguro, el bus puede tener "redundancia". Esto significa que puede haber dos o incluso tres cables independientes, y todos los dispositivos están conectados a ellos. Si un cable falla, el sistema puede seguir funcionando con los otros. También se puede designar un nuevo computador para controlar el bus si el principal falla.
Como mencionamos, existe una versión del bus que usa fibra óptica, conocida como MIL-STD-1773. La fibra óptica es más ligera y mucho más resistente a las interferencias electromagnéticas, incluso a las causadas por un pulso electromagnético fuerte.
¿Cómo se comunican los dispositivos en el bus?
Estructura de los mensajes
Los mensajes en el bus MIL-STD-1553 se componen de "palabras" de 16 bits. Estas palabras pueden ser comandos, datos o información de estado. Cada palabra tiene un pulso de sincronización al principio y un bit de paridad al final, que ayuda a detectar si hubo algún error en la transmisión. En total, cada palabra se transmite como si tuviera 20 bits.
Las palabras dentro de un mensaje se envían una tras otra, y hay una pequeña pausa entre un mensaje y otro. Los dispositivos deben empezar a responder a un comando en un tiempo muy específico; si no lo hacen, se considera que no recibieron el mensaje.
El controlador maestro y los terminales remotos
En el bus, hay un "controlador maestro" que es el encargado de iniciar todas las comunicaciones. Los otros dispositivos se llaman "terminales remotos". Cada terminal remoto tiene una dirección única (del 0 al 31) y puede tener diferentes áreas de memoria, llamadas "subdirecciones", para guardar o enviar datos.
Cuando el controlador maestro quiere enviar datos a un terminal, sigue una secuencia de pasos para asegurarse de que el terminal esté listo y que los datos se reciban correctamente. Si dos terminales remotos necesitan comunicarse entre sí, el controlador maestro actúa como intermediario, leyendo los datos de un terminal y enviándolos al otro.
Una característica importante es que un terminal remoto no puede iniciar una comunicación por sí mismo. Siempre debe esperar una orden del controlador maestro. El controlador maestro pregunta a los terminales si tienen algo que transmitir. Las funciones más importantes (como los comandos para las superficies de control de un avión) se preguntan con más frecuencia. Si un dispositivo no responde, el sistema sabe que hay un fallo.
Tipos de transacciones
Existen cinco formas principales en que el controlador de bus y los terminales remotos pueden intercambiar información:
- Recibir datos: El controlador envía un comando y luego los datos. El terminal responde con una palabra de estado.
- Transmitir datos: El controlador envía un comando. El terminal responde con una palabra de estado y luego envía los datos.
- Enviar datos a todos (Broadcast): El controlador envía un comando especial y los datos. Todos los terminales reciben los datos, pero ninguno responde. Esto es útil para enviar información general, como la hora, a todo el sistema.
- Código de modo: El controlador envía un comando especial para una función específica. El terminal responde con una palabra de estado y, a veces, con una palabra de datos.
- Transferencia entre terminales: El controlador coordina el envío de datos de un terminal a otro.
La palabra de comando incluye la dirección del terminal, si es para recibir o transmitir, la subdirección (el área de memoria) y cuántas palabras de datos se esperan. La palabra de estado, por su parte, indica la dirección del terminal que responde y si hay alguna condición especial o error.
¿Cómo se organiza un sistema MIL-STD-1553?
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La Figura 1 muestra cómo se ve un sistema típico que usa el estándar MIL-STD-1553B.
Este sistema generalmente tiene:
- Un bus MIL-STD-1553B, que a menudo tiene cables duplicados para mayor seguridad.
- Un controlador de bus.
- Varios terminales remotos.
- Un monitor de bus.
El controlador de bus
Solo puede haber un controlador de bus activo a la vez en cualquier bus MIL-STD-1553. Este controlador es el que inicia todas las comunicaciones.
Sus funciones principales son:
- Seguir una lista de comandos que tiene guardada.
- Dar órdenes a los terminales remotos para que envíen o reciban mensajes.
- Atender cualquier solicitud que reciba de los terminales remotos.
- Detectar y corregir errores.
- Guardar un registro de los errores que ocurren.
Los terminales remotos
Un terminal remoto puede servir para varias cosas:
- Conectar el bus MIL-STD-1553B con otro sistema o dispositivo.
- Actuar como un puente entre dos buses MIL-STD-1553B diferentes.
Por ejemplo, en un avión, un terminal remoto podría tomar datos de un sistema de navegación y enviarlos a través del bus 1553 a otro terminal remoto, que luego los mostraría en una pantalla para el piloto. Ejemplos más sencillos de terminales remotos podrían ser las interfaces que encienden las luces de aterrizaje o las balizas en un avión.
Existen planes de prueba específicos para asegurar que los terminales remotos funcionen correctamente y cumplan con el estándar. Estos planes se actualizan constantemente para garantizar la calidad.
El monitor de bus
Un monitor de bus tiene una función muy importante: observar. No puede enviar mensajes al bus. Su trabajo principal es vigilar y grabar todas las comunicaciones que ocurren en el bus, sin interferir con el controlador de bus o los terminales remotos.
La información que graba el monitor de bus puede guardarse para analizarla más tarde. Como grabar absolutamente todo puede ser demasiado, a menudo se configura el monitor para que grabe solo una selección de comunicaciones, según lo que sea más importante para el análisis.
Un monitor de bus también puede usarse junto con un controlador de bus de respaldo. Esto permite que el controlador de respaldo esté listo para funcionar en cualquier momento, en caso de que el controlador principal falle.
Véase también
En inglés: MIL-STD-1553 Facts for Kids
- MIL-STD-1760
- Fly-by-wire
- Avionics Full-Duplex Switched Ethernet (AFDX) – una tecnología de red rápida basada en Ethernet
