MIL-STD-1553B veri yolu için frekans tabanlı çerçeve zamanlayıcı tasarımı ve simülasyonu
Design and simulation of a frequency-based scheduler for the MIL-STD-1553B data bus
- Tez No: 995147
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ TİMUR İNAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN HÜSEYİN ÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: MIL-STD-1553, MIL-STD-1553
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, MIL-STD-1553B aviyonik veri yolu üzerinde iletilen periyodik mesajların deterministik ve çakışmasız biçimde planlanmasını sağlayan frekans tabanlı bir çerçeve zamanlayıcı tasarlanmıştır. Çalışmanın temel amacı, major/minor frame yapısının oluşturulmasında mesaj frekanslarının doğal harmonik ilişkilerinden yararlanarak daha hizalı, tutarlı ve analiz edilebilir bir zamanlama yapısı elde etmektir. Bu kapsamda, 1553B'nin komut/yanıt tabanlı zamanlama kuralları, word time, response time, inter-message gap, dead bus time gibi kritik parametreler dikkate alınarak ayrıntılı bir iletim süresi modeli oluşturulmuş ve zamanlayıcı algoritmanın temel girdisi haline getirilmiştir. Önerilen yöntem beş aşamadan oluşmaktadır: (1) mesaj iletim sürelerinin hesaplanması, (2) frekanslardan periyot ve çerçevelerin elde edilmesi, (3) frekans uyumlu gruplandırma, (4) başlangıç fazı (offset) ataması ve (5) minor frame çakışma analizi. Bu adımlar sonucunda major frame boyunca kendini aynen tekrar eden, tamamen statik ve deterministik bir zamanlama tablosu oluşturulmaktadır. Frekans tabanlı gruplandırma, harmonik ilişkilerin korunmasını sağlayarak minor frame yük dengesini iyileştirmekte; offset ataması ise mesajların her döngüde aynı konumdan başlamasını güvence altına almaktadır. Geliştirilen zamanlayıcı, gerçek donanım davranışını yüksek doğrulukla yansıtan Alta Data ENETX-MA4 MIL-STD-1553B simülatörü üzerinde doğrulanmıştır. Simülasyon sonuçları, tüm mesajların periyotlarına tam uyumlu şekilde iletildiğini, minor frame içi kapasite sınırlarının aşılmadığını, jitter'ın sıfıra yakın olduğunu ve çakışma oluşmadığını göstermiştir. Veri yolu kullanım analizi, yalnızca A hattının kullanıldığı durumda ortalama %22,50; A hattındaki hata sonrası iletimlerin B hattına yönlendirildiği durumda ise ortalama %31,24 doluluk elde edildiğini ortaya koymuştur. Sonuç olarak, bu tezde önerilen frekans tabanlı çerçeve zamanlayıcı, mevcut statik zamanlama yöntemlerine tamamlayıcı nitelikte, analitik olarak anlaşılır, deterministik, düşük jitter'lı ve simülasyon ortamında doğrulanmış bir yaklaşım sunmaktadır. Yöntemin gelecekte farklı aviyonik veri yollarına uyarlanması, dinamik koşullara genişletilmesi ve donanım-iç-döngü testleriyle değerlendirilmesi, çalışmanın doğal devamı niteliğindedir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a static, frequency-based frame scheduling approach for periodic message transmission over the MIL-STD-1553B avionic data bus. MIL-STD-1553B is widely used in safety-critical aerospace systems due to its deterministic and command/response-oriented architecture. However, constructing a conflict-free static schedule that satisfies timing constraints, redundancy requirements, and periodic message harmonization remains a non-trivial problem. To address this challenge, this study proposes a frame-based scheduling method that leverages the natural frequency relationships among periodic messages. The proposed approach determines message transmission durations, derives major and minor frame structures based on frequency and timing resolution constraints, groups messages according to harmonic frequency compatibility, and assigns offsets that guarantee conflict-free alignment across the entire major frame. A systematic conflict-checking mechanism verifies that each minor frame complies with bus timing limits, including message durations, inter-message gaps, and redundancy-driven constraints. The generated schedule was validated using the Alta Data ENETX-MA4 MIL-STD-1553B simulator. Experimental results demonstrate that the frequency-based schedule achieves fully deterministic alignment with zero timing violations, while maintaining average bus utilization levels of approximately 22.5% under nominal single-bus operation and 31.24% under full redundancy activation. These results confirm that the proposed method provides an efficient, scalable, and analytically robust static scheduling framework for MIL-STD-1553B systems, offering practical applicability for modern avionic platforms.
Benzer Tezler
- DDS based MIL-STD-1553B data bus interface simulation
DDS tabanlı MIL-STD-1553B veri yolu arayüz simülasyonu
ERTAN DENİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİT OĞUZTÜZÜN
DR. UMUT DURAK
- UNIBUS: A universal hardware architecture for serial bus interfaces with real-time support
UNIBUS: Seri veri yolu arayüzleri için gerçek zaman destekli genel bir donanım mimarisi
MEHDİ DUMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞENAN ECE SCHMİDT
- Design and implementation of a parallel computing system using MIL-STD-1553
Paralel bir bilgisayar sisteminin MIL-STD-1553 veri yolu kullanılarak tasarımı ve gerçekleştirimi
KEMAL BURAK CODUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE KİPER
- DESIGN OF A USB BASED INTERFACE MODULE FOR THE VERİFİCATİON OF MIL-STD-1553 COMPLIANT HARDWARE
MIL-STD-1553 UYUMLU DONANIMLARIN DOĞRULANMASI IÇIN BIR USB TABANLI ARAYÜZ MODÜLÜ TASARIMI
FUNDA ÇINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İHSAN ÇİÇEK
- Anomaly detection of MIL-STD 1553 traffic: Machine learning methods and realistic simulation evaluation
MIL-STD 1553 trafiğinde anomali tespiti: Makine öğrenmesi yöntemleri ve gerçekçi simülasyon ile değerlendirme
HÜSEYİN SAĞIRKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE GÜRAN SCHMİDT