基于AFDX总线的数据监测与管理系统设计
论述AFDX网络终端系统设计
论述AFDX网络终端系统设计在飞机AFDX网络传输中，终端系统有着不可替代的巨大作用。
航电各系统计算机通过终端系统接入AFDX网络，在IMA的设计中，终端系统同样起到巨大的作用。
一个航电IMA机柜往往可以同时支持多个航电应用程序，而这些应用程序可以通过同一个终端系统来实现与AFDX网络的对接。
终端系统的职责是通过虚拟链路来管理数据的传递和接受。
终端功能的功能架构大体可分为两路：接收路径和发送路径。
1接收路径接收路径管理着从外部系统发送来的数据。
一般终端系统的物理接口与所属网络冗余数量一致，在AFDX系统中，每个物理端口都连接着一个100或1000Base-T的AFDX网络。
数据先进入FIFO队列，然后从物理接口传送进入接收缓存器。
每个接受缓存器都与一个独立的完整性检查模块（INTEGRITY CHECKINGMODULES）相连接。
通过此步骤，不合格的帧将会被过滤。
剩余数据将会进入冗余管理器模块（REDUNDANCY MANAGEMENT MODULE）。
冗余管理器模块会从同一个虚拟链路中提取出冗余帧并确保只有一个帧可以通过。
在这个过程中，冗余管理器模块会从虚拟链路数据库（VLID DATABASE）中提取有用的虚拟链路的信息。
之后，数据将会发送至通信端口（COMMUNICATION PORTS）并由目的应用软件所接收。
图1终端系统接受路径功能模块1.1完整性检查模块此模块负责每个网络和每条虚拟链路中的完整性检查工作。
完整性检查的基础是基于每个帧的顺序号。
在每条虚拟链路中，帧的顺序号是独立的分配系统。
在帧的初始阶段，每个帧都会被分配一个不同的顺序号。
如果检测到两个连续帧的顺序号之间的间隔不为“1”，则称此种情况为“连续帧丢失”。
此种帧为不合格帧并且被完整性检查模块所自动丢弃。
在完整性检查模块之后，通过同一个物理接口的所有数据帧再次经过FIFO队列排队并进入下一个模块—冗余管理模块。
1.2冗余管理模块（去除功能）图2冗余模块接收帧处理过程在AFDX网络中，数据帧同时在几个不同网络上传播，因此当到达接收端时，这些数据帧的额外副本需要被删除。
基于AFDX总线的数据监测与管理系统设计
基于AFDX总线的数据监测与管理系统设计文章论述了一种基于AFDX总线数据监测与管理系统的设计架构，结合数据监测的需求建立了ICD解析数据库，利用数据库平台实现解析数据的更新。
数据监测与管理系统的架构设计包括了初始化模块、数据接收与分析模块、显示与对比模块、数据库操作模块和报告文件生成模块。
在航空电子系统仿真测试时，观察总线数据传输过程是否会出现数据误码现象，以便测试人员更好地分析数据，为故障定位和事后处理提供足够有用的信息。
标签：航空全双工交换式以太网；接口控制文件；数据监测；系统测试1 概述随着电子技术和计算机技术的发展，航空电子系统经历了传统的分立式、联合式架构，向综合化、高度综合化的架构发展，各设备间信息交互的实时性、安全性要求也越来越高。
航空电子系统总线是飞机的重要组成部分之一，为飞机航电子系统之间的数据传输提供了有效保证。
本文围绕AFDX航空总线技术设计了一种总线数据的监测与管理系统。
在航电系统仿真与测试中，总线数据监管系统利用硬件板卡完成物理链路的连接，通过获取AFDX网络配置表，实时地对总线上的数据进行记录、分析与显示。
同时，对照ICD（接口控制文件）解析数据库进行消息的释义，达到快速准确定位故障与分析故障原因的目的。
2 系统架构概述在航空电子系统仿真与测试过程中，总线数据监测与管理系统通过硬件测试卡采集AFDX总线上的实时数据并记录接收到数据的时间标签，然后以数据分布图表的方式展示数据变换情况帮助测试人员进行数据分析。
测试人员从PXI 工控机上的板卡监视并采集AFDX总线上的数据消息，再从ICD数据库中查找对应的数据块信息对每个数据的含义进行解析。
同时，系统软件还将再后台对监视的数据块进行分类统计得出数据形成分析图表。
如图1所示，是飞机航空电子系统的交联图。
该型飞机的航电系统主干网通过AFDX交换机将显示处理单元、远程数据集中器、机电系统、飞控系统和无线接口单元等主要设备联接。
基于VxWorks的AFDX总线应用开发
基于VxWorks的AFDX总线应用开发
张丽
【期刊名称】《航空电子技术》
【年(卷),期】2018(049)0z1
【摘要】美国WindRiver公司研发的嵌入式多任务操作系统VxWorks是目前世界上用户量最大的实时操作系统,它为程序员提供了高效的任务调度、中断管理、实时的系统资源以及实时的任务间通信,已成功应用于航空、航天、舰船、通信、医疗等关键领域.航空子系统之间信息的传递是机载系统最重要的部分,是电子系统传递数据的最佳方法.航空电子全双工交换以太网(AFDX)是为航电子系统之间进行数据交换而制定的电气和协议标准,速度比ARINC 429快了许多,基于VxWorks的AFDX能够有效地保证航空数据通信的实时性和稳定性.
【总页数】4页(P57-60)
【作者】张丽
【作者单位】上海航空电器有限公司,上海201100
【正文语种】中文
【中图分类】TP393.033
【相关文献】
1.基于AFDX总线的数据监测与管理系统设计 [J], 俞凯;马志远
2.一种基于AFDX总线的可靠文件传输机制研究 [J], 赵文龙;张杰;曹峰;李峭
3.基于AFDX总线的飞机状态监控模块设计 [J], 李鹤枫;郝玉锴;贾鑫;于德良
4.基于AFDX协议总线的仿真与测试 [J], 刘艳;陈经纬
5.基于飞行试验的AFDX总线采集技术研究 [J], 王仲杰;蒋红娜
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基于AFDX终端系统测试的研究_夏大鹏
收稿日期：2011－03－28；修回日期：2011－06－01基金项目：2009年国家新增中央投资电子信息产业振兴基金资助项目（发改投资2009－1168）作者简介：夏大鹏（1981－），男，陕西渭南人，硕士，助理工程师，研究方向为数字集成电路设计和验证等；田泽，博士，研究员，研究方向为设计嵌入式系统设计设计等。
基于AFDX 终端系统测试的研究夏大鹏，田泽（中国航空计算技术研究所，陕西西安710068）摘要：AFDX 是为满足商用航空飞行器对高传输速率、健壮性和兼容性的要求，同时为降低成本，并缩短开发周期，空客公司充分利用商业货架COTS 硬件产品形成的确定性网络。
在新一代的飞机研制中，航空电子系统是大型客机系统的重要组成部分之一，是大型客机的大脑和神经中枢，而AFDX 网络是航空电子系统的枢纽和核心。
在实际应用中，由于AFDX 终端系统的性能指标直接影响着整个系统的传输性能，因此需要对AFDX 终端系统的性能进行综合测试。
为此，文中构建了一套AFDX 终端系统的测试方法，并对其软硬件及测试方法进行了详细介绍。
关键词：AFDX ；终端系统；测试平台；确定性；性能中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1673－629X （2011）08－0192－04Design and Implementation of a Test Equipment for AFDX End SystemXIA Da－peng ，TIAN Ze（China Aeronautics Computing Technique Research Institute ，Xi ’an 710068，China ）Abstract ：To comply with the requirement of the transmission speed ，robust and compatibility of the aircraft ，and also lower the cost and research cycle ，a deterministic network is defined by AFDX （avionics full duplex switched ehternet ）which is formed by Airbus based on COTS hardware products．In the research development progress of new generation aerocraft ，avionics system that is the most important part of airbus is seemed as the brain and nerve centre of airbus ，furthermore AFDX （avionics full duplex switched ethernet ）network is the hinge and core of the avionics system．Because the performance of AFDX end system influences the transmission speed of the avionics directly ，integrated tests should be taken to ensure the performance of the end system．Therefore ，it presents a test technique for the AFDX end system ，and illustrates the details about the association of the hardware and software along with the test method．Key words ：AFDX ；end system ；test equipment ；deterministic ；performance0引言由于通信和IT 产业需求的大力驱动，电子器件和技术逐渐发展，商业化发展所带来的性能提升要远大于在航空航天领域达到的高度，并成为发展的主流，这预示着商业化产品技术将得到更为广泛的应用。
基于AFDX协议总线的仿真与测试
97基于AFDX 协议总线的仿真与测试■ 刘艳 陈经纬摘要：AFDX 作为新型航空总线技术，在波音、空客等飞机上已经成功应用，在我国民机研发过程中，建立一套完整可靠的AFDX 总线仿真测试系统具有重要的意义。
本文介绍了一种基于AFDX 的协议总线仿真测试系统设计方案，建立了以端系统为核心，采用ICD 配置、多线程、循环缓冲区等关键技术的AFDX 仿真测试系统，并详细说明了各模块设计思路和实现方案，用户可通过该仿真测试系统实现对被测产品的测试和验证。
关键词：AFDX 总线；端系统；仿真测试；实时采集一、引言AFDX 是全双工交换式以太网(avionics full duplex switchedEthernet)的简称，是一种在工业标准以太网的基础上经过补充、修改和限定而形成的适用于航空电子系统互连的确定性网络，为航空电子设备之间的数据交换提供了电气和协议的规范。
随着我国民机项目研发的不断推进，AFDX 作为大中型飞机综合化航空电子互联的关键技术和解决方案，加大对其探索和研究、测试和验证具有很重要的意义。
二、AFDX 简介AFDX 作为新一代航空电子网络传输技术，具有组网规模大和灵活性强的特点，适用于大中型飞机的航空电子系统互联。
它是在传统IEEE802．3以太网的基础上根据航空电子的要求，在实时性、可靠性等方面进行改进，参考和借鉴以太网成熟的技术，又克服了以太网网络不确定性的缺点，满足了机载航空电子系统传输确定性、安全性、可靠性等要求，与传统的1553B 和ARINC429总线相比具有带宽高、延迟低、可靠性强、扩展性好等特点。
AFDX 端系统是AFDX 网络的重要组成部分，为网络中不同设备提供与AFDX 交换机连接的统一接口，实现AFDX 网络中各设备之间安全可靠的数据传输功能，具有全双工、高带宽、确定可靠等特点。
AFDX 网络“确定型”的特性就是由端系统来实现的。
AFDX 网络通过虚拟链路 ( Virtual Link，VL)实现数据的收发机制，完成网络中多个设备之间的数据交互。
基于AFDX交换机数据捕获的状态监控系统设计
基于AFDX交换机数据捕获的状态监控系统设计
于德良;李鹤枫;杨俊萍
【期刊名称】《航空科学技术》
【年(卷),期】2014(000)006
【摘要】为方便飞机系统的分析和维护，提出了一种基于AFDX交换机数据捕获
的状态监控系统设计方法。
通过捕获AFDX交换机上数据帧，进行数据帧的解析、处理、存储以及事后的下载和分析，为成员系统的性能分析、趋势判断、保障维护等方面提供数据支持。
该方法已经应用于飞机设计。
【总页数】4页(P47-50)
【作者】于德良;李鹤枫;杨俊萍
【作者单位】中航工业第一飞机设计研究院，陕西西安 710089;中航工业第一飞
机设计研究院，陕西西安 710089;中航工业第一飞机设计研究院，陕西西安710089
【正文语种】中文
【中图分类】V233.7
【相关文献】
1.基于FPGA的AFDX交换机内嵌ES处理模块的设计与实现 [J], 刘达;王勇;李炳乾;张琦
2.基于HyperLynx的AFDX交换机信号完整性仿真 [J], 刘洋;孔维刚;王晨博
3.基于AFDX总线的飞机状态监控模块设计 [J], 李鹤枫;郝玉锴;贾鑫;于德良
4.基于FPGA的AFDX交换机抗单粒子翻转设计和仿真 [J], 谢文光;汪克念;张啸
晨;吴康
5.一种基于SoPC型FPGA的千兆AFDX交换机设计与实现 [J], 何向栋;陈长胜;白杨
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基于FPGA的AFDX端系统的设计与实现
基于FPGA的AFDX端系统的设计与实现黄劲松;段哲民【摘要】Avionics Full Duplex Switched Ethernet (AFDX) is one of the best choices of avionics data bus. AFDX end-system (ES) is an important part of AFDX network. It is the channel for sending and receiving information between avionics subsystems and AFDX network, it can ensure safety and reliability of data exchange among avionics subsystems. Based on the analysis of ARINC664 specification part 7, this paper provides a solution of AFDX EX based on FPGA, and the realization of virtual link layer module is given. The test results show that the ES meets the requirements of ARINC664 specification and has high reliability and stability.%航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是航空数据总线的最佳选择之一; AFDX端系统是AFDX网络的重要组成部分,为航空电子子系统与AFDX网络之间提供了信息收发的通道,保证了航空电子子系统之间数据交换的安全性和可靠性；文中在分析研究ARINC664规范第7部分的基础上,提出了符合该规范要求的基于FPGA的AFDX 端系统设计方案,给出了虚拟链路层模块的具体实现;在TechSAT测试平台的实验结果证明,设计的端系统满足ARINC6664规范要求,具有较高的可靠性和稳定性.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(019)010【总页数】3页(P2553-2555)【关键词】航空电子全双工交换式以太网;端系统;现场可编程门阵列;航空数据总线【作者】黄劲松;段哲民【作者单位】西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710129;西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710129【正文语种】中文【中图分类】TN9150 引言随着航空电子系统复杂性的增加，各子系统功能和数量的不断增多，庞大的系统对航空数据总线的带宽提出了更高的要求。
基于AFDX的高速数据采集记录系统设计与实现
基于 Ａ Ｆ Ｄ Ｘ 的 高速 数据 采 集记 录 系统设 计 与 实现
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基于AFDX总线的数据监测与管理系统设计
作者：俞凯马志远
来源：《科技创新与应用》2017年第35期
摘要：文章论述了一种基于AFDX总线数据监测与管理系统的设计架构，结合数据监测的需求建立了ICD解析数据库，利用数据库平台实现解析数据的更新。
数据监测与管理系统的架构设计包括了初始化模块、数据接收与分析模块、显示与对比模块、数据库操作模块和报告文件生成模块。
在航空电子系统仿真测试时，观察总线数据传输过程是否会出现数据误码现象，以便测试人员更好地分析数据，为故障定位和事后处理提供足够有用的信息。
关键词：航空全双工交换式以太网；接口控制文件；数据监测；系统测试
中图分类号：V247.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）35-0100-02
1 概述
随着电子技术和计算机技术的发展，航空电子系统经历了传统的分立式、联合式架构，向综合化、高度综合化的架构发展，各设备间信息交互的实时性、安全性要求也越来越高。
航空电子系统总线是飞机的重要组成部分之一，为飞机航电子系统之间的数据传输提供了有效保证。
本文围绕AFDX航空总线技术设计了一种总线数据的监测与管理系统。
在航电系统仿真与测试中，总线数据监管系统利用硬件板卡完成物理链路的连接，通过获取AFDX网络配置表，实时地对总线上的数据进行记录、分析与显示。
同时，对照ICD（接口控制文件）解析数据库进行消息的释义，达到快速准确定位故障与分析故障原因的目的。
2 系统架构概述
在航空电子系统仿真与测试过程中，总线数据监测与管理系统通过硬件测试卡采集AFDX 总线上的实时数据并记录接收到数据的时间标签，然后以数据分布图表的方式展示数据变换情况帮助测试人员进行数据分析。
测试人员从PXI工控机上的板卡监视并采集AFDX总线上的数据消息，再从ICD数据库中查找对应的数据块信息对每个数据的含义进行解析。
同时，系统软件还将再后台对监视的数据块进行分类统计得出数据形成分析图表。
如图1所示，是飞机航空电子系统的交联图。
该型飞机的航电系统主干网通过AFDX交换机将显示处理单元、远程数据集中器、机电系统、飞控系统和无线接口单元等主要设备联接。
这部分设备再将AFDX总线交换的信息处理后转换成ARINC 429总线分发给数据量较低的设备。
由此可见，AFDX总线上的数据量相当大，且响应时间要求高。
文中设计的数据监测与管
理系统不仅能够完成总线数据的监视与采集，还能将采集的数据进行存储、记录与分析。
这样可以有效地提高测试人员工作效率，也为开发、维护人员在查找故障时提供参考依据。
3 系统设计方案
设计方案从系统的整体架构、系统的硬件平台、软件的设计及各个模块的实现进行阐述与分析。
在设计中，该系统能够实现以下功能：（1）能够准确地监视与采集AFDX总线上的数据并进行记录；（2）能够将采集的数据块含义进行解析，并按照功能进行统计归类；（3）查询终端能够提供多种查询方式，包括数据流源/目的查询、数据块名称查询、数据位定义查询等；（4）为测试人员提供数据记录的传输接口，形成故障数据的信息库为后续改进升级提供参考。
3.1 整体设计框架
数据监测与管理系统利用网络资源将多种功能模块与支撑模块有机的组织起来，如图2所示。
在整个系统中，PXI工控机搭载AFDX总线板卡作为核心部件，采集、监控AFDX总线数据，对数据信息进行前期处理并完成分析、存储等操作。
PXI工控机通过网络资源可以联接到ICD数据库服务器，可以将采集到的数据以文件形式发送至数据库保存，也可以从数据库调取数据文件，在监测总线信号时作为参考依据。
查询终端可以为测试人员、设计人员提供远程访问ICD数据库的功能，方便了对总线采集数据的查询操作。
3.2 硬件组成
数据监测与管理系统主要由四个部分组成：（1）PXI工控机；（2）AFDX总线监测板卡；（3）ICD数据库服务器；（4）查询终端。
PXI工控机是一种专为工业数据采集与自动化应用量身定制的模块化仪器平台，充分利用了计算机的高速总线标准结构，具备机械、电气与软件等多方面的专业特性。
同时，在易于安装和拆卸硬件模块的前提下提供优秀的机械整合性。
AFDX总线监测板卡提供了AFDX总线的全功能测试，能够完成总线数据模拟、监测和分析功能；还具备强大的总线数据处理能力及丰富的内存资源，为测试人员定制了专用
ARINC664协议的编、解码芯片。
该板卡有两个100Mbit的可编程配置AFDX端口，能够运行在发送仿真模式或者接收监控模式下，对虚拟链路（VL）数据包的捕获和监测过程中具有强大的触发和过滤功能。
ICD数据库服务器为测试人员和设计人员提供服务，这些服务包括了ICD文件查询、更新、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户访问控制等。
在互联网中的一台或多台查询终端能够以服务器/浏览器（B/S）方式访问数据库服务器。
数据库服务器不仅需要具有极强的处理能力，还要求具有很高的可靠性，以保证用户能够随时访问数据库中的数据。
查询终端采用了BS模式，可以降低成本便于后期维护升级。
在BS模式下，用户可通过浏览器进行访问，集成各种数据查询服务。
查询终端的运用把用户从不断对硬件性能提升的需求中解放出来，也把技术维护人员从繁重的维护升级工作中解脱出来。
3.3 系统软件设计
监管系统的软件设计是本次课题的重要核心，可以划分为两大部分：一是工控机和数据库的软件程序开发；二是查询终端与数据库服务器之间的浏览器界面及脚本程序的设计。
本文的研究重点放在了PXI工控机数据采集与ICD数据库的程序设计开发，可以细分为AFDX总线的监控程序和ICD数据分析、存储等操作的管理程序两部分，如图3所示。
当PXI工控机通过监控板卡接收到数据后，工控机上的软件程序会检索ICD数据库中对应的消息块，根据定义对接收到的总线数据进行释义并在软件的列表控件中实时显示，这样方便了测试人员的实时监视。
接下来测试人员在系统软件的数据对比界面中调用需要对比的数据源，将解析后的实时数据与保存在数据库中的正确数据以表格的形式显示，观察数据内容是否一致。
当采集到的数据量很大时，软件可以根据测试人员的要求再对这些数据进行筛选，将对比结果以文件形式输出存储。
当需要对数据回放时，可以再从硬盘中调用之前存储的数据文件。
此外，工控机的软件程序还可以通过本地数据库或远程数据库完成ICD定义文件的更新与维护。
4 结束语
本文设计的总线数据监测与管理系统具有AFDX总线信息的实时监控、存储、分析及显示功能。
该系统能够完成飞机航电设备仿真与测试时的数据监控，以及总线故障的快速识别与隔离等难题。
经过各项软件集成测试，该系统工作稳定可靠、操作简便，可以应用于飞机航电系统研制、调试和维护中。
由于时间问题，该系统的可扩展性能还有待于进一步研究开发。
通过扩展和升级硬件板卡、软件程序和ICD解析数据库，可以兼容多种航电总线的监测与记录。
参考文献：
[1]赵琳，许晶.一种PCI接口的AFDX网络监控卡设计与实现[J].电子技术，2013（07）.
[2]羊昌燕，易川，焦航.基于AFDX的高速数据采集记录系统设计与实现[J].测控技术，2013（05）.
[3]赵永库，唐来胜.AFDX网络应用关键技术分析与研究[J].测控技术，2013（04）.
[4]郝志浪，卫保国.航电AFDX总线监控器的设计和实现[J].电子设计工程，2013（01）.
[5]曹力.AFDX航电测试中的地空数据传输技术研究[D].南京航空航天大学，2012.
[6]夏庆梅，徐亚军，熊华钢.航空电子控制文件的数据库管理[J].航空计算技术，2001（09）.
[7]郑军，胡军，柯昌博，等.综合模块化航电软件系统测试方法研究综述[J].计算机应用与软件，2012（05）.。