Fehlersuche bei seriellen Standard- und proprietären Bussen in Luftfahrt- und Avioniksystemen

Die R&S®RTE und R&S®RTO Oszilloskope von Rohde & Schwarz verfügen über ein leistungsstarkes Werkzeug zur Fehlersuche bei kundenspezifischen und marktgängigen seriellen Bussen für die Avionik- und Luftfahrtindustrie.

Ihre Anforderung

Mittlerweile sind serielle Busse in der Datenkommunikation bei Flugzeugen und Weltraumfahrzeugen allgegenwärtig. Obgleich viele der Standards bereits seit Jahrzehnten existieren, sorgen sie immer noch für neue Herausforderungen und müssen getestet werden, um Zuverlässigkeit unter allen Bedingungen zu gewährleisten. Probleme auf der Bitübertragungsschicht können dazu führen, dass am Empfänger fehlerhafte Nachrichten gelesen werden oder eine falsche Ereignisfolge den Empfänger verwirren kann.

Zuverlässigkeit ist besonders wichtig, speziell in der Avionik. Um die Zuverlässigkeit von Steuer- und Kommunikationsbussen zu gewährleisten, muss jedes Design und Subsystem bestimmte Kriterien erfüllen, die üblicherweise in einem Standard wie beispielsweise MIL-STD-1553 festgelegt sind.

Zusätzlich zur Überprüfung, ob die elektrischen Parameter konform zum Standard sind, muss die Kommunikationsleistung des gesamten Bussystems verifiziert werden. Deshalb sind Zuverlässigkeitstests während der Entwicklung und später während der Installation und Wartung von Bussystemen unabdingbar.

Ein Werkzeug, mit dem man die Bitübertragungsschicht mit den eigentlichen decodierten Nachrichten, die über den Übertragungsabschnitt laufen, zeitlich korrelieren kann, hilft dabei, Ihr Vertrauen in Ihr eigenes Design zu stärken. Und das ohne die mühsame Arbeit, den Bus manuell zu decodieren.

Messtechnische Lösung

Die R&S®RTE und R&S®RTO Oszilloskope verfügen über ein leistungsstarkes Werkzeug zur Fehlersuche bei seriellen Bussen mit niedriger Übertragungsgeschwindigkeit. Dabei wird das Oszilloskop zu einem Protokollanalysator, mit dem man die zeitkorrelierten, analogen Signalformen gleichzeitig sehen kann.

Spezifische Busse für Avionik und Luftfahrt

Die Komplexität und die Anforderungen von Aircraft Data Networks (ADN) sind in den letzten Jahren ungemein gewachsen. Beginnend bei Analogsystemen mit Punkt-zu-Punkt-Verbindungen existieren mittlerweile eine Anzahl an Standardbussen für die Avionik- und Luftfahrtindustrie. Einige existieren schon seit Jahrzehnten, beispielsweise ARINC 429 und MIL-STD-1553. Andere, wie SpaceWire, sind relativ neu, dazu kommen noch die proprietären. Die R&S®RTE und R&S®RTO Oszilloskope unterstützen all diese Busse.

ARINC 429 und MIL-STD-1553

Die beiden Standards wurden in den Siebzigern entworfen und sind in der zivilen und militärischen Luftfahrt immer noch weitverbreitet. Während ARINC 429 für Übertragungsgeschwindigkeiten mit bis zu 100 kbit/s ausgelegt ist, unterstützt MIL-STD-1553 höhere Datenraten mit bis zu 1 Mbit/s. MIL-STD-1553 unterscheidet sich neben weiteren Parametern darin, dass dieser Standard über eine zweifach redundante und bidirektionale Kommunikationsstruktur verfügt.

Das R&S®RTO Oszilloskop triggert auf und decodiert kontinuierliche SpaceWire-Datenströme.

SpaceWire

SpaceWire (SpW) ist ein neuerer technischer Standard, der bei Weltraumfahrzeugen zum Einsatz kommt. Er gewährleistet Hochgeschwindigkeitsverbindungen und -netze mit Datenraten von bis zu 200 Mbit/s und mehr. Der Standard basiert auf dem IEEE 1355-1995-Standard und wurde in Bezug auf die Robustheit, die Leistungsaufnahme und die EMV auf die Anforderungen im Weltraum angepasst. Die Herausforderung bei der Decodierung eines SpW-Datenstroms besteht in der fehlenden Paketkennung, die üblicherweise als Trigger genutzt wird. SpW besitzt auch ein Handshake-Verfahren. Wenn aber keine Fehler auftreten, gerät die Datenübertragung zu einer lückenlosen und strukturlosen Folge von Bits.

Rohde & Schwarz hat einen neuen Synchronisationsalgorithmus entwickelt, mit dem man auf einen kontinuierlichen SpW-Datenstrom triggern kann. Zu den Trigger-Bedingungen gehören Steuerrahmen, Datenmuster, NULL-Rahmen, Zeit-Codes und Fehlerbedingungen. Die R&S®RTE und R&S®RTO Oszilloskope unterstützen als erste die Triggerung und Decodierung bei einem kontinuierlichen SpaceWire-Datenstrom.

Proprietäre Busse

Bei Daten- und Kommunikationsbussystemen in Luftfahrt- und Avioniksystemen werden häufig auch proprietäre Busse eingesetzt, die auf Manchester- oder NRZ-codierten Protokollen basieren. Eine allgemeine Lösung zur Triggerung und Decodierung bei solchen Bussen war seit jeher eine Herausforderung. Die R&S®RTE und R&S®RTO Oszilloskope meistern diese, indem sie auf serielle Busse mit Manchester- oder NRZ-Codierung mit Datenraten von bis zu 5 Gbit/s triggern und diese decodieren können.

Fazit

Die leistungsstarken und benutzerfreundlichen R&S®RTE und R&S®RTO digitalen Oszilloskope eignen sich ideal für die Verifizierung der elektrischen Parameter von seriellen Standard- und proprietären Bussen und für die Überwachung und Fehlersuche bei kompletten Bussystemen. Da sie auf kontinuierliche SpaceWire-Datenströme triggern und diese decodieren können, sind sie besonders für die Luftfahrt- und Avionikindustrie geeignet.

Für die serielle Triggerung und Decodierung wichtige Merkmale der R&S®RTE und R&S®RTO Oszilloskope

  • Hohe Aktualisierungsraten des Oszilloskops mit über 1.000.000 Messkurven pro Sekunde
  • Hohe Aktualisierungsraten dank hardwarebasierter, protokollspezifischer Decodierung
  • Exakte Analyse dank hardwarebasierter, protokollspezifischer Trigger-Funktionalität
  • Effiziente Nutzung des Oszilloskopspeichers mit History-Modus und segmentiertem Speicher
  • Ultratiefer Speicher mit bis zu 2 Gsample für lange Datenaufzeichnung
SpaceWire-Decodierung am R&S®RTO Oszilloskop mit Anzeige der Daten- und Steuerzeichen, Steuer-Codes und Fehlermeldungen eines kontinuierlichen Datenstroms.

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