專利名稱：航空專用多接口維護(hù)方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空專用多接口維護(hù)方法及其系統(tǒng)，用于提供多個可選維護(hù)網(wǎng)絡(luò)接口對大型飛機(jī)或其他大型設(shè)備等進(jìn)行維護(hù)。
背景技術(shù)：
大型飛機(jī)需要在機(jī)體多個位置設(shè)置維護(hù)接口，以方便維護(hù)人員在座艙、客艙、地面等處連接訪問飛機(jī)的維護(hù)系統(tǒng)，對機(jī)載設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、診斷。但為了保障維護(hù)任務(wù)的有效性，又往往不允許多個接口同時訪問維護(hù)系統(tǒng)。因此，飛機(jī)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)要求具有多個維護(hù)訪問接口，但同一時刻只能有一個接口跟外部設(shè)備進(jìn)行通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種航空專用多接口維護(hù)方法及其系統(tǒng)，以提供多個可選維護(hù)網(wǎng)絡(luò)接口對大型飛機(jī)或其他大型設(shè)備等進(jìn)行有效、穩(wěn)定的維護(hù)。本發(fā)明的技術(shù)思想是采用以太網(wǎng)規(guī)范，采用UDP/IP協(xié)議，支持6個維護(hù)訪問接口，通過邏輯控制，按照“先鏈接者使用”的原則，循環(huán)判斷各個端口的鏈接狀態(tài)并選擇一個端口進(jìn)行通信，而忽略其它各個端口，直到鏈接端口斷開時，重新進(jìn)行端口選擇。本發(fā)明的技術(shù)方案如下航空專用多接口維護(hù)方法，包括以下步驟(1)未鏈接維護(hù)端口，各維護(hù)端口處于IDLE狀態(tài)；(2)依次循環(huán)檢查各個維護(hù)端口的鏈路狀態(tài)，當(dāng)檢測到某個維護(hù)端口有效鏈接，則按照“先鏈接者使用”的策略建立該維護(hù)端口至維護(hù)對象的數(shù)據(jù)傳輸通道，進(jìn)行維護(hù)工作； 此時，其它維護(hù)端口的任意鏈接系統(tǒng)均視為無效而不予理睬；(3)當(dāng)步驟O)中工作的維護(hù)端口停止工作，有效鏈接斷開，則各維護(hù)端口再次處于IDLE狀態(tài)，進(jìn)行步驟O)。該航空專用多接口維護(hù)系統(tǒng)，包括用以實(shí)現(xiàn)按照UDP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸并運(yùn)行系統(tǒng)軟件的主機(jī)CPU和用以實(shí)現(xiàn)通信控制功能和維護(hù)端口功能的FPGA，主機(jī)CPU通過 PCI總線與FPGA鏈接；所述FPGA由采用“先鏈接者使用”策略確定當(dāng)前有效維護(hù)端口的維護(hù)端口選擇單元以及發(fā)送緩沖區(qū)TX_Buf、接收緩沖區(qū)RX_buf、寄存器REG和一一對應(yīng)于各個維護(hù)端口的多個MAC核組成；維護(hù)端口選擇單元一端與發(fā)送緩沖區(qū)TX_Buf和接收緩沖區(qū) RX.buf鏈接，發(fā)送緩沖區(qū)TX_Buf和接收緩沖區(qū)RX_buf又通過局部總線與CPU連接，維護(hù)端口選擇單元另一端與各個MAC核并行鏈接。上述維護(hù)端口選擇單元設(shè)置有用以循環(huán)檢查并指示各個MAC核鏈接狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)。上述主機(jī)CPU建立的UDP/IP協(xié)議棧自上而下依次為TFTP協(xié)議、UDP協(xié)議、IP協(xié)議和ARP協(xié)議、由MAC核實(shí)現(xiàn)的MAC層，用以執(zhí)行ARP協(xié)議的ARP模塊包括三部分ARP緩存、 ARP應(yīng)答和ARP請求。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、能夠提供多個可選維護(hù)網(wǎng)絡(luò)接口，在最方便的位置對大型飛機(jī)或其他大型設(shè)備等進(jìn)行有效、穩(wěn)定的維護(hù)。2、對TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行了裁減，實(shí)現(xiàn)了 ARP、IP/UDP、TFTP協(xié)議的功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是維護(hù)網(wǎng)絡(luò)邏輯設(shè)計框圖；圖3是維護(hù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)機(jī)；圖4是協(xié)議棧層次結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的航空專用多接口維護(hù)系統(tǒng)(也可稱之為“航空專用維護(hù)網(wǎng)絡(luò)”)由主機(jī) CPU和FPGA兩大部分實(shí)現(xiàn)，主機(jī)CPU通過PCI總線和FPGA連接。系統(tǒng)的詳細(xì)功能結(jié)構(gòu)如圖 1所示。主機(jī)CPU的主要功能為實(shí)現(xiàn)UDP/IP協(xié)議，并運(yùn)行系統(tǒng)軟件，保證穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸。FPGA實(shí)現(xiàn)維護(hù)通信控制功能和端口功能。維護(hù)通信控制功能通過“先鏈接者使用”的策略確定當(dāng)前有效的維護(hù)端口。每個維護(hù)端口有獨(dú)立的MAC、發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)，端口所實(shí)現(xiàn)的功能為將發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)通過MAC發(fā)送出去，并將接收到的數(shù)據(jù)保存在接收緩沖區(qū)中。專用網(wǎng)絡(luò)維護(hù)設(shè)備選用FPGA芯片為核心進(jìn)行設(shè)計，實(shí)現(xiàn)維護(hù)通信控制功能和端口功能。FPGA芯片中的邏輯包括維護(hù)通信M_RTX部分和6個MAC核，具體的邏輯設(shè)計如圖 2所示。維護(hù)通部分實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端口選擇和網(wǎng)絡(luò)通信功能，包括維護(hù)網(wǎng)絡(luò)選擇單元、發(fā)送緩沖區(qū)TX_Buf、接收緩沖區(qū)RX_buf和寄存器REG。維護(hù)網(wǎng)絡(luò)選擇單元根據(jù)“先鏈接者有效”的策略決定當(dāng)前有效的維護(hù)端口。具體的實(shí)現(xiàn)方法為規(guī)定狀態(tài)機(jī)有7種狀態(tài)， IDLE狀態(tài)和Sl到S6狀態(tài)，IDLE狀態(tài)為沒有端口鏈接時系統(tǒng)所處的空閑狀態(tài)，Sn (n = 1, 2,...,6)狀態(tài)為端口 η鏈接有效時工作狀態(tài)。開始時，系統(tǒng)處于IDLE狀態(tài)，循環(huán)檢查各個端口的鏈路狀態(tài)，當(dāng)檢測到某個端口有效鏈接則進(jìn)入對應(yīng)的狀態(tài)。在該狀態(tài)中，其它端口的任意鏈接系統(tǒng)都視為無效而不予理睬，如果有效鏈接的端口斷開，則系統(tǒng)進(jìn)入IDLE狀態(tài)重新進(jìn)行判斷，狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程如圖3所示。MAC核實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的MAC層功能，即硬件鏈路功能。航空專用網(wǎng)絡(luò)維護(hù)設(shè)備的系統(tǒng)軟件對TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行裁減，實(shí)現(xiàn)了 ARP、IP/ UDP、TFTP協(xié)議的功能，協(xié)議棧的層次結(jié)構(gòu)如圖4所示。為了實(shí)現(xiàn)ARP協(xié)議的地址映射功能，軟件設(shè)計中ARP模塊包括三部分ARP緩存、 ARP應(yīng)答和ARP請求。ARP緩存是一塊可讀可寫的存儲區(qū)域，實(shí)現(xiàn)IP地址與硬件地址之間映射記錄的存儲，處于動態(tài)更新狀態(tài)；而ARP請求和ARP應(yīng)答由API函數(shù)ARP_RequeSt ()和 ARP_Anser ()實(shí)現(xiàn)，更新ARP緩存中的IP地址和硬件地址之間的映射記錄，通常處理休眠狀態(tài)。當(dāng)接收到ARP請求時，ARP應(yīng)答才從休眠狀態(tài)被喚醒，更新ARP緩存，并發(fā)送ARP應(yīng)答包；當(dāng)上層發(fā)送IP數(shù)據(jù)包而沒有目的主機(jī)硬件地址時，ARP請求部分才被喚醒，發(fā)送ARP請求包。IP協(xié)議是以太網(wǎng)通信的核心協(xié)議。軟件實(shí)現(xiàn)中，IP協(xié)議軟件以IP地址為基礎(chǔ)完成IP數(shù)據(jù)包的發(fā)送、接收和轉(zhuǎn)交，由API函數(shù)IPJendO和IP_Receive實(shí)現(xiàn)。ICMP協(xié)議部分主要實(shí)現(xiàn)了 PING功能和ICMP端口不可達(dá)功能，由函數(shù)ICMP_Receive和ICMP_knd函數(shù)實(shí)現(xiàn)，前者接收處理ICMP數(shù)據(jù)包，后者發(fā)送ICMP數(shù)據(jù)包。UDP協(xié)議軟件實(shí)現(xiàn)面向用戶進(jìn)程的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收服務(wù)，即將發(fā)送數(shù)據(jù)添加UDP 首部傳給IP層，并將IP層提交上來的數(shù)據(jù)包去掉UDP首部交給指定的用戶進(jìn)程。TFTP部分的主要軟件實(shí)現(xiàn)就是嚴(yán)格按照協(xié)議的規(guī)定，傳輸特定的文件，即對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送和接收，由API接口函數(shù)TFTP_Send()和TFTP_Receive ()來實(shí)現(xiàn)。函數(shù)TFTP_ SendO的功能是將要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照TFTP格式添加數(shù)據(jù)包首部，并提交給下層協(xié)議軟件。 函數(shù)TFTP_ReCeive()的功能是去掉接收到數(shù)據(jù)的首部并解析出數(shù)據(jù)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.航空專用多接口維護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)未鏈接維護(hù)端口，各維護(hù)端口處于IDLE狀態(tài)；(2)依次循環(huán)檢查各個維護(hù)端口的鏈路狀態(tài)，當(dāng)檢測到某個維護(hù)端口有效鏈接，則按照 “先鏈接者使用”的策略建立該維護(hù)端口至維護(hù)對象的數(shù)據(jù)傳輸通道，進(jìn)行維護(hù)工作；此時， 其它維護(hù)端口的任意鏈接系統(tǒng)均視為無效而不予理睬；(3)當(dāng)步驟O)中工作的維護(hù)端口停止工作，有效鏈接斷開，則各維護(hù)端口再次處于 IDLE狀態(tài)，進(jìn)行步驟O)。
2.應(yīng)用權(quán)利要求1所述方法的航空專用多接口維護(hù)系統(tǒng)，其特征在于包括用以實(shí)現(xiàn)按照UDP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸并運(yùn)行系統(tǒng)軟件的主機(jī)CPU和用以實(shí)現(xiàn)通信控制功能和維護(hù)端口功能的FPGA，主機(jī)CPU通過PCI總線與FPGA連接；所述FPGA由采用“先鏈接者使用” 策略確定當(dāng)前有效維護(hù)端口的維護(hù)端口選擇單元以及發(fā)送緩沖區(qū)TX_Buf、接收緩沖區(qū)RX_ buf、寄存器REG和一一對應(yīng)于各個維護(hù)端口的多個MAC核組成；維護(hù)端口選擇單元一端與發(fā)送緩沖區(qū)TX_Buf和接收緩沖區(qū)RX_buf連接，發(fā)送緩沖區(qū)TX_Buf和接收緩沖區(qū)RX_buf 又通過局部總線與CPU連接，維護(hù)端口選擇單元另一端與各個MAC核并行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航空專用多接口維護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述維護(hù)端口選擇單元設(shè)置有用以循環(huán)檢查并指示各個MAC核鏈接狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的航空專用多接口維護(hù)系統(tǒng)，其特征在于主機(jī)CPU建立的 UDP/IP協(xié)議棧自上而下依次為TFTP協(xié)議、UDP協(xié)議、IP協(xié)議和ARP協(xié)議、由MAC核實(shí)現(xiàn)的 MAC層，用以執(zhí)行ARP協(xié)議的ARP模塊包括三部分ARP緩存、ARP應(yīng)答和ARP請求。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種航空專用多接口維護(hù)方法及其系統(tǒng)，以提供多個可選維護(hù)網(wǎng)絡(luò)接口對大型飛機(jī)或其他大型設(shè)備等進(jìn)行有效、穩(wěn)定的維護(hù)。該航空專用多接口維護(hù)系統(tǒng)采用以太網(wǎng)規(guī)范，采用UDP/IP協(xié)議，支持6個維護(hù)訪問接口，通過邏輯控制，按照“先鏈接者使用”的原則，循環(huán)判斷各個端口的鏈接狀態(tài)并選擇一個端口進(jìn)行通信，而忽略其它各個端口，直到鏈接端口斷開時，重新進(jìn)行端口選擇。本發(fā)明能夠提供多個可選維護(hù)網(wǎng)絡(luò)接口，在最方便的位置對大型飛機(jī)或其他大型設(shè)備等進(jìn)行有效、穩(wěn)定的維護(hù)；對TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行了裁減，實(shí)現(xiàn)了ARP、IP/UDP、TFTP協(xié)議的功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。
文檔編號G06F13/42GK102495820SQ201110379399
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者李健, 田園, 陳長勝 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司第六三一研究所