基于FC網(wǎng)絡(luò)光纖數(shù)據(jù)流驅(qū)動軟件的分析與設(shè)計(jì)

胡靖宇

摘要：隨著航空電子技術(shù)的日益發(fā)展，機(jī)載網(wǎng)絡(luò)高度綜合化復(fù)雜化，對數(shù)據(jù)傳輸速率提出了更高更新的要求，傳統(tǒng)的總線傳輸已然無法滿足大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)需求以及航空系統(tǒng)的高實(shí)時(shí)性，機(jī)載光纖網(wǎng)絡(luò)已逐漸成為航電系統(tǒng)中的焦點(diǎn)。該文提出一種基于數(shù)據(jù)流的光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動軟件的分析與設(shè)計(jì)，為今后高綜合化高實(shí)時(shí)性航電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)提供了高速率傳榆的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：航電系統(tǒng);數(shù)據(jù)傳輸;FC網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）10-0069-02

隨著航空電子的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，飛機(jī)航電系統(tǒng)日益向著綜合化、一體化、高效化，可靈活配置的方向發(fā)展。機(jī)載網(wǎng)絡(luò)方面也逐漸由原來的AFDX或1553B總線往FC光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方向發(fā)展，來適應(yīng)日益增長的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量以及滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和可靠性。經(jīng)過現(xiàn)代航空系統(tǒng)不斷更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的光纖設(shè)備及其開發(fā)方式已無法滿足當(dāng)今需求，因此一套完善的Fc終端驅(qū)動軟件就顯得尤為重要，在整個(gè)Fc網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)高速交互過程中，為系統(tǒng)提供快速、精確的數(shù)據(jù)傳輸。

本文提出一種基于數(shù)據(jù)流的光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動軟件的分析與設(shè)計(jì)，其主要在于為今后的航電系統(tǒng)FC網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)提供平臺和基礎(chǔ)，并保證復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳在輸過程中的實(shí)時(shí)性和正確性，滿足整個(gè)綜合航電系統(tǒng)的聯(lián)試需求。

1光纖網(wǎng)絡(luò)簡介

Fiber Channel簡稱FC，是1994年由ANSI標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的一種適合于千兆位數(shù)據(jù)傳輸通信的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種具有較高速率的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其速率在航空系統(tǒng)中可達(dá)到16Gb-ps。它具有高實(shí)時(shí)性、高可靠性、高性價(jià)比等特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)量日益增大的航空電子系統(tǒng)中扮演著不可或缺的角色。

1.1光纖網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

光纖交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是綜合化航電系統(tǒng)光纖主干網(wǎng)常采用的交換拓?fù)浞绞?，如圖1所示，光纖終端設(shè)備間通過光纖交換機(jī)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)和仲裁環(huán)具有更高的可擴(kuò)展性，更好的隔離性和更高的帶寬，各個(gè)終端設(shè)備之間可以通過光纖交換機(jī)進(jìn)行通信并且互不影響。

1.2ASM消息數(shù)據(jù)格式

ASM消息數(shù)據(jù)格式包括Fc頭部，ASM頭部和應(yīng)用數(shù)據(jù)DATA，如圖2所示。光纖終端設(shè)備驅(qū)動軟件發(fā)送應(yīng)用數(shù)據(jù)過程中，先將應(yīng)用數(shù)據(jù)按照ASM頭格式組裝成ASM消息，再按照FC頭格式組裝的FC數(shù)據(jù)幀，最后將FC幀數(shù)據(jù)發(fā)送到光纖網(wǎng)絡(luò)。光纖終端設(shè)備驅(qū)動軟件接收應(yīng)用數(shù)據(jù)過程中，先將接收到的Fc數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析得到ASM消息，再按照ASM消息格式解析出應(yīng)用數(shù)據(jù)，最后將應(yīng)用數(shù)據(jù)提供給應(yīng)用軟件。

2基于數(shù)據(jù)流的軟件結(jié)構(gòu)分析

基于數(shù)據(jù)流的分析與設(shè)計(jì)方法，又稱作為結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)即SD（Structured Designl，將軟件設(shè)計(jì)為多個(gè)結(jié)構(gòu)合理、功能單一的模塊，建立系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖。由于數(shù)據(jù)流圖可以表示任意的軟件系統(tǒng)，也就是說基于數(shù)據(jù)流的分析與設(shè)計(jì)方式可以實(shí)現(xiàn)各種類型軟件的架構(gòu)。

2.1確定數(shù)據(jù)流圖的特性

基于數(shù)據(jù)流的軟件設(shè)計(jì)是指把各種信息流映射成軟件架構(gòu)，映射的方式由信息流類型來決定，信息流分為變換流和事務(wù)流兩種類型。依據(jù)架構(gòu)模型，變換流是指信息通常以“外部世界”的形式進(jìn)入軟件系統(tǒng)，經(jīng)過處理后再以“外部世界”的形式離開系統(tǒng)。事務(wù)流是指數(shù)據(jù)流以事務(wù)為中心，也就是說數(shù)據(jù)沿輸入通路到達(dá)一個(gè)處理T，這個(gè)處理根據(jù)輸人數(shù)據(jù)的類型在若干個(gè)動作序列中選出一個(gè)來執(zhí)行。

2.2數(shù)據(jù)流圖的一級分解

確定輸入流和輸出流的邊界，從而孤立出變換中心。不同設(shè)計(jì)人員可能會在流內(nèi)選取稍微不同的點(diǎn)作為邊界位置。軟件結(jié)構(gòu)代表對控制的自頂向下的分配，所謂分解就是分配控制的過程。對于變換流的情況，數(shù)據(jù)流圖被映射成一個(gè)特殊的軟件結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)控制輸入、變換和輸出等信息處理過程嘲。

3光纖終端設(shè)備驅(qū)動軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

依據(jù)FC光纖設(shè)備驅(qū)動軟件的架構(gòu)，結(jié)合基于數(shù)據(jù)流的分析與設(shè)計(jì)方法，對光纖終端設(shè)備驅(qū)動軟件邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。光纖終端設(shè)備驅(qū)動軟件由3部分構(gòu)成，分別為：配置通信數(shù)據(jù)，發(fā)送Fc消息，接收FC消息。

3.1配置通信數(shù)據(jù)

依據(jù)數(shù)據(jù)流圖的特性，可確定信息流的類型為變換流。輸人流為獲取配置信息，輸出流為加載配置信息，變換中心為中間部分，包括配置發(fā)送信息，配置端口信息以及配置接收信息。綜上所述，配置通信數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.2發(fā)送FC消息

依據(jù)數(shù)據(jù)流圖的特性，可確定信息流的類型為變換流。輸人流為獲取發(fā)送請求，輸出流為發(fā)送Fc數(shù)據(jù)，變換中心為中間部分判斷發(fā)送條件。綜上所述，發(fā)送FC消息的邏輯結(jié)構(gòu)如圖4所示：

3.3接收FC消息

同樣在接收Fc消息的架構(gòu)中，信息流依然為變換流，輸入流為獲取接收請求，輸出流為解析Fc數(shù)據(jù)，變換中心為中間部分判斷接收條件。綜上所述，接收FC消息的邏輯結(jié)構(gòu)如圖5所示。

4總結(jié)

本位通過對光纖的介紹以及對面向?qū)ο髷?shù)據(jù)流的軟件結(jié)構(gòu)的詳細(xì)分析，提出了一種基于FC網(wǎng)絡(luò)光纖數(shù)據(jù)流驅(qū)動軟件的設(shè)計(jì)，通過在綜合航電系統(tǒng)中的調(diào)試與驗(yàn)證工作，該終端設(shè)備驅(qū)動軟件具備良好的可靠性及健壯性，可作為綜合航電系統(tǒng)中光纖網(wǎng)絡(luò)平臺的底層驅(qū)動服務(wù)軟件，為上層應(yīng)用提供較為完整的一套收發(fā)數(shù)據(jù)接口，提升了Fc網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)的可靠性，為整個(gè)航電系統(tǒng)中的各設(shè)備間數(shù)據(jù)交互提供良好的保障，適用于現(xiàn)代航空電子系統(tǒng)。