基于FC網絡光纖數據流驅動軟件的分析與設計

胡靖宇

摘要：隨著航空電子技術的日益發展，機載網絡高度綜合化復雜化，對數據傳輸速率提出了更高更新的要求，傳統的總線傳輸已然無法滿足大量的網絡數據需求以及航空系統的高實時性，機載光纖網絡已逐漸成為航電系統中的焦點。該文提出一種基于數據流的光纖網絡設備驅動軟件的分析與設計，為今后高綜合化高實時性航電系統網絡提供了高速率傳榆的參考依據。

關鍵詞：航電系統;數據傳輸;FC網絡

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）10-0069-02

隨著航空電子的高速發展和廣泛應用，飛機航電系統日益向著綜合化、一體化、高效化，可靈活配置的方向發展。機載網絡方面也逐漸由原來的AFDX或1553B總線往FC光纖網絡技術方向發展，來適應日益增長的網絡傳輸數據量以及滿足系統實時性和可靠性。經過現代航空系統不斷更新換代，傳統的光纖設備及其開發方式已無法滿足當今需求，因此一套完善的Fc終端驅動軟件就顯得尤為重要，在整個Fc網絡的數據高速交互過程中，為系統提供快速、精確的數據傳輸。

本文提出一種基于數據流的光纖網絡設備驅動軟件的分析與設計，其主要在于為今后的航電系統FC網絡軟件開發提供平臺和基礎，并保證復雜的網絡數據傳在輸過程中的實時性和正確性，滿足整個綜合航電系統的聯試需求。

1光纖網絡簡介

Fiber Channel簡稱FC，是1994年由ANSI標準化組織制定的一種適合于千兆位數據傳輸通信的網絡技術，是一種具有較高速率的網絡技術標準，其速率在航空系統中可達到16Gb-ps。它具有高實時性、高可靠性、高性價比等特點，在數據量日益增大的航空電子系統中扮演著不可或缺的角色。

1.1光纖網絡拓撲結構

光纖交換網絡結構是綜合化航電系統光纖主干網常采用的交換拓撲方式，如圖1所示，光纖終端設備間通過光纖交換機實現互聯互通。該拓撲結構比傳統的點到點和仲裁環具有更高的可擴展性，更好的隔離性和更高的帶寬，各個終端設備之間可以通過光纖交換機進行通信并且互不影響。

1.2ASM消息數據格式

ASM消息數據格式包括Fc頭部，ASM頭部和應用數據DATA，如圖2所示。光纖終端設備驅動軟件發送應用數據過程中，先將應用數據按照ASM頭格式組裝成ASM消息，再按照FC頭格式組裝的FC數據幀，最后將FC幀數據發送到光纖網絡。光纖終端設備驅動軟件接收應用數據過程中，先將接收到的Fc數據幀進行解析得到ASM消息，再按照ASM消息格式解析出應用數據，最后將應用數據提供給應用軟件。

2基于數據流的軟件結構分析

基于數據流的分析與設計方法，又稱作為結構化設計即SD（Structured Designl，將軟件設計為多個結構合理、功能單一的模塊，建立系統的模塊結構圖。由于數據流圖可以表示任意的軟件系統，也就是說基于數據流的分析與設計方式可以實現各種類型軟件的架構。

2.1確定數據流圖的特性

基于數據流的軟件設計是指把各種信息流映射成軟件架構，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流兩種類型。依據架構模型，變換流是指信息通常以“外部世界”的形式進入軟件系統，經過處理后再以“外部世界”的形式離開系統。事務流是指數據流以事務為中心，也就是說數據沿輸入通路到達一個處理T，這個處理根據輸人數據的類型在若干個動作序列中選出一個來執行。

2.2數據流圖的一級分解

確定輸入流和輸出流的邊界，從而孤立出變換中心。不同設計人員可能會在流內選取稍微不同的點作為邊界位置。軟件結構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，數據流圖被映射成一個特殊的軟件結構，這個結構控制輸入、變換和輸出等信息處理過程嘲。

3光纖終端設備驅動軟件的結構設計

依據FC光纖設備驅動軟件的架構，結合基于數據流的分析與設計方法，對光纖終端設備驅動軟件邏輯結構進行分析。光纖終端設備驅動軟件由3部分構成，分別為：配置通信數據，發送Fc消息，接收FC消息。

3.1配置通信數據

依據數據流圖的特性，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，配置通信數據的邏輯結構如圖3所示。

3.2發送FC消息

依據數據流圖的特性，可確定信息流的類型為變換流。輸人流為獲取發送請求，輸出流為發送Fc數據，變換中心為中間部分判斷發送條件。綜上所述，發送FC消息的邏輯結構如圖4所示：

3.3接收FC消息

同樣在接收Fc消息的架構中，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數據，變換中心為中間部分判斷接收條件。綜上所述，接收FC消息的邏輯結構如圖5所示。

4總結

本位通過對光纖的介紹以及對面向對象數據流的軟件結構的詳細分析，提出了一種基于FC網絡光纖數據流驅動軟件的設計，通過在綜合航電系統中的調試與驗證工作，該終端設備驅動軟件具備良好的可靠性及健壯性，可作為綜合航電系統中光纖網絡平臺的底層驅動服務軟件，為上層應用提供較為完整的一套收發數據接口，提升了Fc網絡數據收發的可靠性，為整個航電系統中的各設備間數據交互提供良好的保障，適用于現代航空電子系統。