ARINC 429

ARINC, Aeronautical Radio Incorporated, es una empresa que se dedica a desarrollar y operar sistemas y servicios aeronáuticos. Tiene dos grandes campos de acción, proporcionar comunicaciones y servicios de información a las compañías aéreas y realizar ingeniería de sistemas y el desarrollo e integración de los mismos para el gobierno de los EEUU y la industria aeronáutica.

El estándar ARINC 429 es una especificación que define como los diferentes sistemas de abordo y el equipamiento aviónico se comunican entre sí. Para la interconexión utiliza el clásico par trenzado apantallado y un Bus Unidireccional de datos denominado Mark 33 DITS (Digital Information Transfer System) Punto a Punto. Los mensajes se envían a los diferentes elementos del sistema, que se encuentran permanentemente a la escucha de los mensajes que circulen por el bus, a una velocidad de bit de 12.5 kbs o a 100kbs. La transmisión y la recepción se realiza por diferentes pares por lo que en aeronaves que utilizan un gran número de sistemas aviónicos el cableado es gigantesco.

ARINC-429 se utiliza en la mayoría de los aviones de transporte comerciales como por ejemplo en los Airbus A310/A320 y el A330/A340, en los helicópteros de la compañía Bell, en los Boeing 727, 737, 747, 757, 767 y en el McDonnell Douglas MD-11.

Boeing utiliza un nuevo estándar el ARINC 629 en su último avión de transporte de pasajeros denominado Boeing 777. El principal inconveniente de este estándar estriba en la gran cantidad de cableado que se necesita y por tanto el excesivo peso con el que se penaliza a las aeronaves. Esto junto con unas velocidades de transmisión bajas ha provocado que muchas compañías estén comenzando a equipar otros tipos de buses en sus modelos mas modernos.

Características Eléctricas del Bus
El Bus de Datos utiliza 2 hilos para transmitir palabras de 32 bits. La transmisión de palabras consecutivas se separa al menos durante 4 veces el tiempo de bit con un voltaje en la línea de cero (NULL). Esto elimina la necesidad de utilizar un cable extra para el reloj pudiendo extraerse la información de temporización del protocolo. La transmisión nominal de voltaje es de 10 Voltios entre cables (transmisión diferencial) con polaridad positiva o negativa por lo que cada señal maneja voltajes entre +5 y –5 voltios denominados respectivamente Hilo A o Hi ( High ) e Hilo B o Lo( Low ). Este esquema se corresponde con el código de línea Bipolar con Retorno a Cero o AMI. En este tipo de codificación el 0 binario se representa con tensión cero y el 1 binario mediante impulsos negativos y positivos alternativamente utilizando un retorno a cero en la segunda mitad del tiempo de bit cuando se representa el 1.

Tolerancias en Niveles de Tensión
HI [7.25, 11]
NULL [-0.5, 0.5]
LO [-11, -7.25]



Parámetro Datos a Alta Velocidad Datos a Baja Velocidad
Velocidad de Bit 100Kbps 12.5 – 14.5 Kbps
Tiempo X 5 ± 5% µsegundos 1/Vbit ± 2.5% µsegundos
Tiempo Y (1 bit) 10 ± 2.5% µsegundos Y/2 ± 5% µsegundos
Tiempo de Subida 1,5 ± 0.5 µsegundos 10 ±5 µsegundos
Tiempo de Bajada 1,5 ± 0.5 µsegundos 10 ±5 µsegundos

El voltaje recibido depende lógicamente de la longitud del cableado y del número de receptores que se conecten al bus. La especificación permite conectar entre 1 y 20 receptores.



Características del Bus de Datos ARINC 429
Niveles de Tensión entre cada Hilo y masa +5, 0, -5 Voltios
Niveles de Tensión entre ambos Hilos +10, 0, -10 Voltios
Codificación de Bit Bipolar con Retorno a Cero
Tamaño de Palabra 32 bits
Resistencia del Transmisor RS = 70 – 80Ω [Nominal 75Ω]
Impedancia de la Línea de Transmisión Zo = 70 – 80Ω [Nominal 75Ω]
Diámetro de los Conductores Ø = 20 – 26 AWG (0.40 - 0.81 mm)
Resistencias del Receptor RI >= 12000Ω
RH >= 12000Ω
RG >= 12000Ω

Resistencia Total R >= 8000Ω
Capacidades CH <= 50 pF
CG <= 50 pF






Protocolo
Se utiliza un protocolo Punto a Punto bastante simple caracterizado porque solo existe un transmisor en el par que siempre está transmitiendo o bien palabras de 32 bits o el estado NULO. Siempre existe al menos un receptor escuchando en el par y una máximo de 20. En la mayoría de los casos un mensaje consiste simplemente en una palabra de datos. El campo de la palabra denominado etiqueta define el tipo de datos contenidos en el resto del mensaje.

1.- Lenguaje Digital
Los datos Numéricos se codifican utilizando dos formatos:

BCD (Código Binario Decimal) para representar el subconjunto numérico del ITA nº 5 (International Telegraph Alphabet Number 5).

BNR (Binario en Complemento a dos) para la representación fraccional.

Además se pueden utilizar determinados items de información en los bits no usados de la palabra o en determinadas palabras dedicadas denominados "Datos Discretos".

Datos de Mantenimiento (de Propósito General), a estas palabras al igual que a las palabras de datos discretos se le asignan etiquetas en orden secuencial. Siendo el valor octal mas bajo asignado a la primera o única palabra a enviar y valores sucesivos a las siguientes hasta que se complete el mensaje. Estas palabras pueden contener datos de cualquiera de los tipos anteriormente citados, salvo mensajes ITA nº5.

2.- Formato de Palabra
La palabra de datos del Protocolo es de 32 bits e incluye los campos que se observan en la figura siguiente:





Paridad Se utiliza el bit 32, el MSB, para señalizar la paridad de la palabra de datos, normalmente se usa la paridad impar, es decir que debe existir un numero impar de bits a uno en la palabra, excepto para determinados casos de prueba.

SSM Los Bits 31 y 30 contienen el campo denominado Matriz de Firma/Estado o SSM. Este campo contiene el estado del hardware del equipo (normal, a fallo), su modo operativo (operativo, en test) o la validez de los datos que contiene (verificados, no computados).



Data Los Bits del 11 al 29 contienen los datos en los formatos numéricos ya explicados y otros no que no son estándar y que han sido implementados por fabricantes diversos. A veces el contenido se extiende hasta los bits del campo SDI en cuyo caso este último campo no se usa.

SDI Los bits 10 y 9 facilitan la identificación del Origen y Destino (Source/Destination Identifier) permitiendo que distinguir de los múltiples receptores que se encuentran escuchando a cual se dirige el mensaje. Igualmente sirve para diferenciar en el caso de que existan múltiples sistemas aquel que origino la transmisión. A veces estos bits se utilizan como parte del campo de datos.

Label (Etiqueta) Los bits del 8 al 1 contienen una etiqueta que identifica el tipo de dato y sus parámetros asociados. La etiqueta es una parte muy importante del mensaje y se usa para determinar el tipo de datos que siguen en el resto del mensaje y por tanto como se deben interpretar. Normalmente se representan mediante números en base octal.

Transmisión Order Siempre se envía el bit menos significativo de cada byte en primer lugar, con excepción de los bits del campo Label del que se envía primero su MSB. A demás siempre se envía el campo Label en primer lugar seguidos de los bits en el siguiente orden: 8,7,6,5,4,3,2,1,9,10,11,12,13,...,32.