ARINC 429

ARINC 429、^[1]「Mark 33 デジタル情報転送システム (DITS)」は、ほとんどのハイエンド商用航空機および輸送航空機で使用される主要な航空電子データバスのARINC技術標準です。 ^{[2]これは、航空機の航空電子ローカル}エリアネットワークをサポートするための2線式データバスとデータプロトコルの物理的および電気的インターフェイスを定義します。

ARINC 429 は、航空機の航空電子機器のデータ転送規格です。自己クロッキング、自己同期データバスプロトコルを使用します (Tx と Rx は別のポートにあります)。物理的な接続ワイヤは、平衡差動信号を伝えるツイストペアです。データワードの長さは 32 ビットで、ほとんどのメッセージは 1 つのデータワードで構成されています。メッセージは、バスメッセージを監視している他のシステム要素に12.5 または 100 kbit/s ^[3]で送信されます。送信機は、32 ビットのデータワードまたは NULL 状態 (0 ボルト) のいずれかを常に送信します。1 対のワイヤは、1 つの送信機と 20 台以下の受信機に制限されています。このプロトコルでは、受信機側で自己クロッキングが可能なため、クロッキングデータを送信する必要がありません。ARINC 429 は、MIL-STD-1553の代替です。

ARINC 429の伝送単位は固定長の32ビットフレームで、この規格では「ワード」と呼ばれています。ARINC 429ワード内のビットは、ビット番号1からビット番号32 ^[4]または単にビット1からビット32まで連続して識別されます。ARINC 429ワードのフィールドとデータ構造は、この番号付けに基づいて定義されます。

シリアルプロトコルフレームは右から左へ時間的に進行するものとして図示するのが一般的ですが、ARINC規格では逆の順序が一般的に行われています。ARINC 429ワードの送信はビット1から始まり、ビット32で終わりますが、ARINC 429ワードをビット32からビット1の順序で図示^[5]し、^{[6] [7]}するのが一般的です。最も簡単に言えば、32ビットフレームのビットの送信順序（最初の送信ビットから最後の送信ビットまで）は、慣例的に次のように図示されます。

最初のビット > 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、... 29、30、31、32 < 最後のビット、

このシーケンスは、ARINC 429の出版物では逆方向に図示されることが多い。

最後のビット > 32、31、30、29、... 12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1 < 最初のビット。

一般的に、ARINC 429 ワード形式がビット 32 を左にして示されている場合、データ フィールドの数値表現は、最上位ビットが左側にある状態で読み取られます。ただし、この特定のビット順序の表現では、ラベル フィールドは最上位ビットが右側にある状態で読み取られます。CANプロトコル識別子フィールドと同様に、^[8] ARINC 429ラベル フィールドは最上位ビットが最初に送信されます。ただし、 UART プロトコルと同様に、ARINC 429データ フィールドの2 進化 10 進数と2 進数は、通常、最下位ビットが最初に送信されます。

一部の機器供給業者^{[9] [10]}はビット伝送順序を次のように公表している。

最初のビット > 8、7、6、5、4、3、2、1、9、10、11、12、13 … 32 < 最後のビット。

この表現を使用するサプライヤは、事実上、ラベル フィールドのビットの番号を変更し、そのフィールドの標準のMSB 1 ビット番号をLSB 1 ビット番号に変換しています。この番号変更により、ラベル表現と ARINC 429 標準で定義されている数値データ表現の間の「ビット エンディアン」の相対的な逆転が強調されます。注目すべきは、87654321ビット番号が、デジタル機器で一般的な76543210 ビット番号に似ていることですが、 ARINC 429 ラベル フィールド用に定義されている12345678ビット番号とは逆になっています。

この概念的な逆転は、歴史的な実装の詳細も反映しています。ARINC 429トランシーバーは、32 ビットシフト レジスタを使用して実装されています。^[11]このシフト レジスタへの並列アクセスは、多くの場合、オクテット指向です。そのため、オクテット アクセスのビット順序は、アクセス デバイスのビット順序 (通常はLSB 0 ) であり、シリアル送信は、各オクテットの最下位ビットが最初に送信されるように調整されます。そのため、一般的な方法では、アクセス デバイスは「反転ラベル」を書き込んだり読み取ったりします^[12] (たとえば、ラベル 213 ₈ [または 8B ₁₆ ] を送信するには、ビット反転値 D1 ₁₆がラベル オクテットに書き込まれます)。新しいまたは「拡張」トランシーバーは、ラベル フィールドのビット順序を「ハードウェアで」反転するように構成できます。^[13]

各 ARINC 429 ワードは 5 つのフィールドを含む 32 ビットのシーケンスです。

ビット 32 はパリティ ビットであり、送信中にワードが破損または文字化けしていないことを確認するために使用されます。すべての ARINC 429 チャネルは通常、「奇数」パリティを使用します。つまり、ワードには奇数の「1」ビットが存在する必要があります。このビットは、ワード内で正しい数のビットが 1 に設定されていることを確認するために、0 または 1 に設定されます。

ビット 30 から 31 は、符号/ステータス マトリックス (SSM) です。これらのビットは、特定のワードに適用される特定のデータ表現に応じて、さまざまなエンコードを持つ場合があります。

• SSM を使用するすべてのケースにおいて、これらのビットは次のことを示すためにエンコードされる可能性があります。

通常操作 (NO) - このワードのデータが正しいデータであるとみなされることを示します。

機能テスト (FT) - データがテスト ソースによって提供されていることを示します。

障害警告 (FW) - データが疑わしい、またはデータが失われる原因となる障害を示します。

計算されたデータなし (NCD) - 障害以外の何らかの理由でデータが欠落しているか不正確であることを示します。たとえば、自動操縦がオンになっていない場合、自動操縦コマンドは NCD として表示されます。

• 2 進化 10 進数(BCD) 表現の場合、SSM はデータの符号 (+/-) や、方向 (北/南、東/西) などの符号に類似した情報も示すことがあります。このように符号を示す場合、SSM は通常の動作を示しているとも考えられます。
• 符号付き 2 進数の2 の補数表現 (BNR)の場合、ビット 29 は数値の符号を表します。つまり、この場合、符号の表示はビット 29 に委任されます。
• 離散データ表現（ビットフィールドなど）の場合、SSMは異なる符号なしエンコーディングを採用する。 ^[14]

ビット 11 ～ 29 にはデータが含まれます。ビット フィールドの離散データ、2 進化 10 進数(BCD)、および2 進数表現(BNR) は、一般的な ARINC 429 データ形式です。データ形式を混在させることもできます。

ビット 9 と 10 は送信元/宛先識別子 (SDI) であり、意図した受信者を示すか、またはより一般的には送信サブシステムを示します。

ビット 1 ～ 8 には、データ型を識別する8 進数( MSB 1 ビット番号)で表現されたラベル (ラベル ワード) が含まれます。

下の画像は、隣接するセクションで説明されている多くの概念を例示しています。この画像では、ラベル (260) は赤、データは青緑、パリティ ビットは紺で表示されています。

ラベル ガイドラインは、さまざまな機器タイプに対して ARINC 429 仕様の一部として提供されています。各航空機には、飛行管理コンピュータ、慣性基準システム、航空データ コンピュータ、レーダー高度計、無線、GPSセンサーなど、さまざまなシステムが搭載されています。機器の種類ごとに、すべてのメーカーとモデルに共通する一連の標準パラメータが定義されています。たとえば、どの航空データ コンピュータも、航空機の気圧高度をラベル 203 として提供します。これにより、すべての航空データ コンピュータがほとんど同じように動作するため、ある程度の部品の互換性が実現します。ただし、ラベルの数は限られているため、たとえば GPS センサーから送信された場合、ラベル 203 はまったく異なる意味を持つことがあります。ただし、非常に一般的に必要な航空機パラメータは、ソースに関係なく同じラベルを使用します。また、他の仕様と同様に、各メーカーは、仕様を超える追加データを提供する、仕様で推奨されている一部のデータを省略する、その他のさまざまな変更を行うなど、正式な仕様とは若干異なります。

航空電子工学システムは、通常 RTCA DO-160 環境カテゴリとして規定される環境要件を満たす必要があります。ARINC 429 は、他の伝送ケーブルなどを介して機内無線やその他の機器への電磁干渉を最小限に抑えるために、いくつかの物理的、電気的、およびプロトコル技術を採用しています。

ケーブルはシールド付き78Ωツイストペアです。 [ ^1] ARINC信号方式は、バイポーラ伝送内のデータAレベルとデータBレベル間の10Vpの差を定義し（つまり、データAで5V、データBで-5Vが有効な駆動信号を構成します）、仕様では許容される電圧の上昇時間と下降時間を定義しています。

ARINC 429 のデータ エンコーディングでは、相補差動バイポーラリターン ツー ゼロ(BPRZ) 伝送波形が使用され、ケーブル自体からの EMI 放出がさらに削減されます。

ARINC 429 バスの開発やトラブルシューティングを行う場合、ハードウェア信号の検査は問題を見つけるために非常に重要です。プロトコル アナライザーは、信号の収集、分析、デコード、および保存に役立ちます。

• ARINC 615 は、ARINC 429 物理層の上に階層化された高速データ ローダー プロトコルを定義します。
• ARINC 629 は、 AFDXに置き換えられた ARINC 429 の高速、マルチトランスミッタ、TDMA拡張を定義します。
• ARINC 664.7は、エアバスA380やボーイング787などの後期型航空機における航空電子データバスとしての決定論的イーサネットネットワークの使用を定義しています。この規格は、ARINC 429で使用されているのと同じ概念を実装した仮想ポイントツーポイント接続を定義しています。429とは対照的に、これらの接続は物理的に存在せず、TDMA論理リンクとして存在します。^[15]
• ARINC 708は気象レーダーデータの伝送プロトコルを定義しています。708伝送はMIL-STD-1553の簡略版ですが、^[16] ARINC 708コンポーネントの制御はARINC 429ラベルを通じて標準化されました。^[17]
• ARINC 828 は、あらゆる種類の航空機で使用される電子フライトバッグ ( EFB ) インターフェイスを定義し、他のインターフェイスの中でも ARINC 429 インターフェイスが含まれます。
• MIL-STD-1553 は、「共有シリアルバス」の軍用バス規格であり、ARINC 429 の代わりによく使用されます。

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