原标题：ARINC659总线的拓扑结构/工作原理以及特点

ARINC659总线是一种多路串行通信总线，主要用于机架式综合模块航空电子系统（IMA）之间的数据传送。以下是对其拓扑结构、工作原理及特点的详细分析：

一、拓扑结构

1. LRM模块与总线接口

• 在航空电子系统中，各LRM（Line Replaceable Module，在线可更换模块）模块之间通过ARINC659底板总线进行数据通信。

• 每个LRM模块包含2个总线接口单元BIU（Bus Interface Unit，总线接口单元），分别标记为BIUx和BIUy。

• 每个BIU有A、B两个总线对，每个总线对包含“x”和“y”两条总线，即Ax、Ay、Bx、By共4条总线。

2. 总线组成与信号线

• 每条总线有单独的1条时钟线和2条数据线，且在各时钟周期内能传输2个数据位。

• 每条总线都有各自的收发器，负责数据的发送和接收。

• ARINC659底板总线还包括测试总线，用于完成命令表的加载功能，它与数据总线分离，具有独立的数据通路。

二、工作原理

1. 命令表驱动的通信机制

• ARINC659总线的工作机制是由命令表驱动的比例访问（TDPA）的通信机制。

• 各LRM模块上的宿主机通过对其BIU内部进行访问，由主机接口对BIU模块进行控制。BIU操作命令以命令表的形式通过编译软件编制好。

• 在LRM模块执行相应的命令之前，需将接收数据的存储空间分配好。然后，将编制好的命令表加载到LRM模块中。

2. 数据传输与同步

• 当系统上电后，各LRM模块的BIU开始进行命令表读取，并解析需要执行的命令。

• 按照预先设定好的命令表内容格式，BIU进行数据收发命令时，可将存储的数据发送到ARINC659总线上，或将总线上收到的数据通过主机接口发送给宿主机。

• 当其进行同步脉冲的收发命令时，通过发送或接收总线上的同步脉冲实现各模块间同步状态的切换和保持。在ARINC659总线系统中，同步是实现TDPA协议的前提和关键。

三、特点

1. 高可靠性

• 由于总线的冗余机制——4条总线进行相同的数据传输，使ARINC659总线具有高可靠性。

• 数据传输按照不同的编码规则进行编码后传输，进一步提高了系统的可靠性。

• 在ARINC659协议中，通过一系列隔离机制也在物理层增加了系统的可靠性。

2. 强容错能力

• ARINC659总线采用4条双-双备份的串行总线传输数据，其容错能力优于传统的双-双余度总线，且复杂性也小于传统的四余度总线。

• 数据通过交叉校验进行错误检测和容错，检测规则按照Ax=Ay，Bx=By，Ax=By及Bx=Ay进行。

3. 中高数据吞吐量

• 时钟采用30MHz，最大数据传输速率接近60Mb/s，满足高速数据传输的需求。

4. 严格的故障隔离及纠错能力

• LRM模块按照命令向总线上发送数据和从总线上接收数据，在此期间按照数据校验规则进行故障检测。

• LRM模块对4条总线上接收的数据进行比较和纠错，且对不可纠错的数据，要根据相应消息描述中的规则来处理。

5. 高效的总线利用率

• 按照TDPA协议，在数据传输时ARINC659底板总线可避免将传统串行总线上的起始、结束、错误校验等字符进行传输，减少了该类因非数据信息字符传输而占用的总线带宽。

• 同时也消除了传输的地址错误的可能，相比ARINC659底板总线可传输更多的有效数据，且具有更高的总线利用率。

综上所述，ARINC659总线以其高可靠性、强容错能力、中高数据吞吐量、严格的故障隔离及纠错能力以及高效的总线利用率等特点，在航空电子、空间飞行器电子、工业安全关键控制领域等综合化电子系统中有着广泛的应用需求。