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[摘要] 本文主要介绍了MIC总线的结构及应用，MIC总线是一种具有简单的体系结构和命令、响应协议、高可靠性高速的时分制多路传输串行数据总线，最后对MIC总线的应用前景进行了展望。
[关键词] MIC总线 分布式系统 拓扑结构
1.引言
MIC（multiplexde electrical power control and monitor/management interface chip）总线是一种简单、可靠的时间分割多路传输串行数据总线，是专门为解决恶劣的军事环境中电力及数据分配和管理问题而开发的一种高可靠性现场总线。MIC总线系统在恶劣环境下（包括核辐射）仍能获得高度完整、可靠的数据，很好地实现数据逻辑冗余判断等功能，使其非常适合应用于需要可靠的负载和数据管理系统中，如坦克、军用车辆、航空等系统中的电源。数据管理与控制，过程控制、数据采集、传输和测试系统等。MIC总线作为电气设备管理总线在美军M1A2坦克的电源分配及供配电管理上发挥了巨大的作用，使车辆的供配电质量和可靠性得到了很大的提高。
2.MIC总线的结构
小型远端模块通过MIC总线构成的分布式系统，由中央管理控制器通过一个单独的多路串行数据总线进行处理，用来控制电气负载，收集和发布电气信息，实现双向远程模块的数据通信。这个总线的物理介质可以是双绞线、光纤电缆、红外连接、电话连接等串行通信介质。这种连接减少了由于集中分布所导致的系统成本问题。MIC总线系统中负载和数据信号分散地通过总线连接到中央处理单元，负载的电气过载保护和开关功能可以通过固态功率器件和机电设备来完成。通过总线控制器的设置，系统可以自动完成规定的系统操作、故障容错、程序执行、改进诊断能力、简化应用处理和系统重新配置。
该总线的基本特点如下：C-MIC单片集成电路，可作为总线控制器或遥控模块，独立实现串行远程控制；相对于MIL-STD-1553B，具有便宜、简单、性能高的特点；命令/响应协议，具有完备的检错体系；双路数据总线冗余；总线控制器与备用总线控制器容易实现冗余控制；总线最大速率为2.0 Mb/s；总线寻址64个远程模块，每个远程模块可直接寻址32个设备；信息长度：3位同步，32位数据，1位校验；符合军用标准。
2.1总线物理介质
串行数据总线收发器需要一个适当的信息传输介质。MIC 总线设计成可以使用多种物理介质( 如屏蔽双绞线、光纤电缆、无线连接、电话连接等)，最流行的MIC 总线设备满足RS-485 电特性标准。也可以使用MIL-STD-1553B收发器或其他标准不同的接收/驱动器来提供一个双线介质的电接口。
2.2总线拓扑结构
总线控制器可实现最大64个远程模块的通信。通常情况下，一个遥控模块安装在一组不超过32个直接寻址的设备(如传感器、执行机构和负载)附近。远程遥控模块通过MIC总线与总线控制器连接。最普通的连接形式是使用一组简单的双绞线。MIC总线系统由总线控制器、冗余总线介质和64个遥控模块组成。
3.总线协议
MIC总线为命令/响应操作，总线控制器以传输一个命令到一个特定的远程模块来启动一个通信周期。所有远程模块将接收和判断这个命令，硬件连接地址与命令中特定模块地址相同的模块将立即通过串行总线传回相应的响应信息。总线控制器收到响应并让相关的数据或总线信息传回微处理器。总线操作有9条基本命令：设置命令、自检命令、查询模块命令、执行命令(包括数据字)、查询单个设备命令、查询单个数据设备命令、查询多个设备命令、查询多个数据设备命令和广播命令(不需要响应)。
上述命令中8条需要响应，因此体现出命令响应操作的特点。MIC总线命令和响应均包括32位曼切斯特编码的串行数据，每条命令(除执行命令外)包含1位同步脉冲，32位数据，1位奇偶校验。执行命令包含1条命令字和紧接着的1~32个数据。
同步脉冲是一个3位时间宽度的信号，开始的1.5个位时间段为“1”，其后时间段为“0”。模块地址6位，用来把命令传送到可能连接在总线上的64个模块。这个地址包含在每个命令和响应中，以提供最大的数据完整性和诊断能力。当远程模块接收的命令中与模块地址相符时，这个特定的模块就认为是有效命令，并立即将响应返回总线控制器。响应中也包含这个地址以便让总线控制器将响应送回微处理器之前确定它为有效。设备地址5位，用于寻址在一个远程模块上的32个设备。功能代码5位，用来说明数据命令、响应、广播还是数据。功能代码保留7个，其余均被明确定义。数据域在命令中提供数据个数和确认码，其中数据个数5位， 在执行命令中说明所期望的数据个数和在查询多个设备时返回的字节的个数；确认码11位，在执行命令和自检命令中提供附加保证，远程模块不会错误地改变其输出控制接口。确认码对每一个远程模块操作而言是一个11位的固定值。
总线完全用硬件实现了像MIL-STD-1553B总线那样的基于软件的命令/响应操作形式。总线的命令/响应操作，还特别开发成允许一个单微处理器和应用程序来控制一个完整的电气管理系统。因此组件的使用非常简单，不需要协议解释软件或操作。
4.MIC技术应用
MIC总线包括4种基本操作模式和1种组合操作模式。系统容易实现总线控制器和远端模块的控制功能，能够满足需要多个总线控制器的系统要求。在这种情况下，一个总线控制器作为主总线控制器，另一个或多个总线控制器作为备用总线控制器以满足系统高可靠度要求的系统冗余需要。
PIM模式配置为总线控制器通过数据、地址和控制总线直接连接到微处理器，能够完成32位或16位双向读写操作。此方式下MIC控制器为总线控制器，它管理总线系统的定时器、处理器中断、信息响应评估和控制、总线控制器与备用控制器的切换以及其他通信。
RSM模式能够有选择地控制多达32个数字输出。这些输出用于连接和控制固态电源开关元件或其他数字化可控电子及电机设备。这种模式下负载的状态数据。在响应一个合适总线控制器命令时，能够从遥控模块到总线控制器。
DIM模式用于直接从传感器、远程存储器或处理器获得数据。
DOM模式用于从总线控制器传送数据到远距离安装的外部逻辑， 每一个命令的数据块包含多达32个16位字节。这个方式允许MIC总线用于驱动线路、数/模转换器、固态电源控制器。当遥控模块被强制布线为DOM时，DIM自动同数据输出方式组合。因为DOM方式的特点已经包含了DIM的全部功能。RSM/DIM模式能够在SET-UP命令中设置一个位，并将它发送到配置为RSM的遥控模块，遥控模块在该模式下能完成所述的RSM输出和DIM输入功能。
5.结束语
MIC总线系统具有確定的相应时间，采用双冗余总线同时传输消息，且每个命令和响应中均包括目标模块及设备地址，提供了充分的数据完整性和诊断能力；通过备用总线控制器获得系统的高可靠性；用硬件实现了MIL-STD-1553B大部分的软件功能，系统结构简单，易于编写控制系统应用程序，因此MIC总线的应用前景非常广阔。
参考文献：
[1] 郑文波.控制网络技术[M].北京: 清华大学出版社, 2001.
[2]周幅宽马彪.MIC总线操作模式及其应用[J].测控技术.24(12).2005.45-49.
[关键词] MIC总线 分布式系统 拓扑结构
1.引言
MIC（multiplexde electrical power control and monitor/management interface chip）总线是一种简单、可靠的时间分割多路传输串行数据总线，是专门为解决恶劣的军事环境中电力及数据分配和管理问题而开发的一种高可靠性现场总线。MIC总线系统在恶劣环境下（包括核辐射）仍能获得高度完整、可靠的数据，很好地实现数据逻辑冗余判断等功能，使其非常适合应用于需要可靠的负载和数据管理系统中，如坦克、军用车辆、航空等系统中的电源。数据管理与控制，过程控制、数据采集、传输和测试系统等。MIC总线作为电气设备管理总线在美军M1A2坦克的电源分配及供配电管理上发挥了巨大的作用，使车辆的供配电质量和可靠性得到了很大的提高。
2.MIC总线的结构
小型远端模块通过MIC总线构成的分布式系统，由中央管理控制器通过一个单独的多路串行数据总线进行处理，用来控制电气负载，收集和发布电气信息，实现双向远程模块的数据通信。这个总线的物理介质可以是双绞线、光纤电缆、红外连接、电话连接等串行通信介质。这种连接减少了由于集中分布所导致的系统成本问题。MIC总线系统中负载和数据信号分散地通过总线连接到中央处理单元，负载的电气过载保护和开关功能可以通过固态功率器件和机电设备来完成。通过总线控制器的设置，系统可以自动完成规定的系统操作、故障容错、程序执行、改进诊断能力、简化应用处理和系统重新配置。
该总线的基本特点如下：C-MIC单片集成电路，可作为总线控制器或遥控模块，独立实现串行远程控制；相对于MIL-STD-1553B，具有便宜、简单、性能高的特点；命令/响应协议，具有完备的检错体系；双路数据总线冗余；总线控制器与备用总线控制器容易实现冗余控制；总线最大速率为2.0 Mb/s；总线寻址64个远程模块，每个远程模块可直接寻址32个设备；信息长度：3位同步，32位数据，1位校验；符合军用标准。
2.1总线物理介质
串行数据总线收发器需要一个适当的信息传输介质。MIC 总线设计成可以使用多种物理介质( 如屏蔽双绞线、光纤电缆、无线连接、电话连接等)，最流行的MIC 总线设备满足RS-485 电特性标准。也可以使用MIL-STD-1553B收发器或其他标准不同的接收/驱动器来提供一个双线介质的电接口。
2.2总线拓扑结构
总线控制器可实现最大64个远程模块的通信。通常情况下，一个遥控模块安装在一组不超过32个直接寻址的设备(如传感器、执行机构和负载)附近。远程遥控模块通过MIC总线与总线控制器连接。最普通的连接形式是使用一组简单的双绞线。MIC总线系统由总线控制器、冗余总线介质和64个遥控模块组成。
3.总线协议
MIC总线为命令/响应操作，总线控制器以传输一个命令到一个特定的远程模块来启动一个通信周期。所有远程模块将接收和判断这个命令，硬件连接地址与命令中特定模块地址相同的模块将立即通过串行总线传回相应的响应信息。总线控制器收到响应并让相关的数据或总线信息传回微处理器。总线操作有9条基本命令：设置命令、自检命令、查询模块命令、执行命令(包括数据字)、查询单个设备命令、查询单个数据设备命令、查询多个设备命令、查询多个数据设备命令和广播命令(不需要响应)。
上述命令中8条需要响应，因此体现出命令响应操作的特点。MIC总线命令和响应均包括32位曼切斯特编码的串行数据，每条命令(除执行命令外)包含1位同步脉冲，32位数据，1位奇偶校验。执行命令包含1条命令字和紧接着的1~32个数据。
同步脉冲是一个3位时间宽度的信号，开始的1.5个位时间段为“1”，其后时间段为“0”。模块地址6位，用来把命令传送到可能连接在总线上的64个模块。这个地址包含在每个命令和响应中，以提供最大的数据完整性和诊断能力。当远程模块接收的命令中与模块地址相符时，这个特定的模块就认为是有效命令，并立即将响应返回总线控制器。响应中也包含这个地址以便让总线控制器将响应送回微处理器之前确定它为有效。设备地址5位，用于寻址在一个远程模块上的32个设备。功能代码5位，用来说明数据命令、响应、广播还是数据。功能代码保留7个，其余均被明确定义。数据域在命令中提供数据个数和确认码，其中数据个数5位， 在执行命令中说明所期望的数据个数和在查询多个设备时返回的字节的个数；确认码11位，在执行命令和自检命令中提供附加保证，远程模块不会错误地改变其输出控制接口。确认码对每一个远程模块操作而言是一个11位的固定值。
总线完全用硬件实现了像MIL-STD-1553B总线那样的基于软件的命令/响应操作形式。总线的命令/响应操作，还特别开发成允许一个单微处理器和应用程序来控制一个完整的电气管理系统。因此组件的使用非常简单，不需要协议解释软件或操作。
4.MIC技术应用
MIC总线包括4种基本操作模式和1种组合操作模式。系统容易实现总线控制器和远端模块的控制功能，能够满足需要多个总线控制器的系统要求。在这种情况下，一个总线控制器作为主总线控制器，另一个或多个总线控制器作为备用总线控制器以满足系统高可靠度要求的系统冗余需要。
PIM模式配置为总线控制器通过数据、地址和控制总线直接连接到微处理器，能够完成32位或16位双向读写操作。此方式下MIC控制器为总线控制器，它管理总线系统的定时器、处理器中断、信息响应评估和控制、总线控制器与备用控制器的切换以及其他通信。
RSM模式能够有选择地控制多达32个数字输出。这些输出用于连接和控制固态电源开关元件或其他数字化可控电子及电机设备。这种模式下负载的状态数据。在响应一个合适总线控制器命令时，能够从遥控模块到总线控制器。
DIM模式用于直接从传感器、远程存储器或处理器获得数据。
DOM模式用于从总线控制器传送数据到远距离安装的外部逻辑， 每一个命令的数据块包含多达32个16位字节。这个方式允许MIC总线用于驱动线路、数/模转换器、固态电源控制器。当遥控模块被强制布线为DOM时，DIM自动同数据输出方式组合。因为DOM方式的特点已经包含了DIM的全部功能。RSM/DIM模式能够在SET-UP命令中设置一个位，并将它发送到配置为RSM的遥控模块，遥控模块在该模式下能完成所述的RSM输出和DIM输入功能。
5.结束语
MIC总线系统具有確定的相应时间，采用双冗余总线同时传输消息，且每个命令和响应中均包括目标模块及设备地址，提供了充分的数据完整性和诊断能力；通过备用总线控制器获得系统的高可靠性；用硬件实现了MIL-STD-1553B大部分的软件功能，系统结构简单，易于编写控制系统应用程序，因此MIC总线的应用前景非常广阔。
参考文献：
[1] 郑文波.控制网络技术[M].北京: 清华大学出版社, 2001.
[2]周幅宽马彪.MIC总线操作模式及其应用[J].测控技术.24(12).2005.45-49.