需求描述

航電多協(xié)議通用轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計方案
在航電通信中因裝備不同，通信方式多樣，本系統(tǒng)主要目的是建立通信樞紐中心?？筛鶕?jù)具體需求，通過配置通信通道，快速切換數(shù)據(jù)通信走向。在此基礎(chǔ)上可根據(jù)系統(tǒng)性能進(jìn)行本地數(shù)據(jù)分析或異地數(shù)據(jù)分析。
一、硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
航電通信轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以工控機(jī)為主體，根據(jù)通信端口類型，加載1553B 板卡、RS422板卡、ARINC429板卡、AFDX光纖反射內(nèi)存板卡，通過數(shù)據(jù)樞紐調(diào)度軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信控制。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：

1、 工控主機(jī)（基本配置）
CPU：4代 Intel? Core i7。
內(nèi)存：8GB。
硬盤：1T固態(tài)硬盤（或磁盤陣列）；由數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)庫選型決定。
2、 1553B板卡
實(shí)現(xiàn)1553B數(shù)據(jù)總線通信，單功能（支持3種工作模式：1個BC、0-31個RT和1個BM，不可同時工作）、多功能（支持3種工作模式：1個BC、0-31個RT和1個BM，可同時多工作模式），2通道（每通道為A,B雙冗余1553B通道），1553B數(shù)據(jù)總線通訊速率標(biāo)準(zhǔn)為1Mbps。
3、 RS422板卡
高速工業(yè)串口卡，8通道，每通道支持RS422,波特率最高可選10Mbps，每通道磁隔離。
4、 AFDX板卡
AFDX網(wǎng)絡(luò)通信的接口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀的收發(fā)，支持UDP/IP以及ICMP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)AFDX網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧功能，符合ARINC664標(biāo)準(zhǔn)。雙余度或兩個獨(dú)立的10/100M 可配置AFDX端口，符合ARINC664協(xié)議，具有AFDX數(shù)據(jù)幀收發(fā)能力
5、 ARINC429板卡
實(shí)現(xiàn)ARINC429數(shù)據(jù)總線通信，8路收、發(fā)通道，波特率支持標(biāo)準(zhǔn)12.5K，48K（或50 K），100K，支持總線模式（穿行）和編碼模式
6、 光纖反射內(nèi)存板卡
光纖反射內(nèi)存卡1路接收、1路發(fā)射，光纖高速網(wǎng)絡(luò)2.125GHz；動態(tài)包長，每隔包4到1M個字節(jié)；光纖有效網(wǎng)絡(luò)帶寬50MByte/s；多模管線節(jié)點(diǎn)距離300M，單模光纖節(jié)點(diǎn)距離10KM。
7、 系統(tǒng)外形設(shè)計
系統(tǒng)主機(jī)外形目前設(shè)計采用4U標(biāo)準(zhǔn)工控機(jī)箱，如下圖：


二、軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)核心功能在于支持多協(xié)議的通用配置協(xié)議轉(zhuǎn)換。通過對RS422、光纖、AFDX、ARINC429、1553B通信協(xié)議進(jìn)行解析，提出通用架構(gòu)，通過可視化界面靈活配置方式解決協(xié)議無縫轉(zhuǎn)發(fā)和數(shù)據(jù)采集。思路為，當(dāng)設(shè)備的一個接口接收到數(shù)據(jù)，按用戶配置界面的設(shè)置來解包，分析后存入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫，再根據(jù)用戶的調(diào)度配置信息，選擇轉(zhuǎn)換協(xié)議并匹配新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過數(shù)據(jù)調(diào)度模塊完成輸出協(xié)議格式的處理和封包，最終轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)端口。同時根據(jù)實(shí)時接收數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)測。
軟件分為協(xié)議解析層、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用層，結(jié)構(gòu)如下圖：

軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1、 協(xié)議解析層
協(xié)議解析層對RS422、光纖反射內(nèi)存、AFDX、ARINC429、1553B接口數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議解析，解析后數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，同時根據(jù)調(diào)度軟件要求轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)端口。
2、 數(shù)據(jù)庫
數(shù)據(jù)庫主要存儲三類信息，包括用戶對輸入和輸出協(xié)議選擇的配置信息庫，協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)的應(yīng)用數(shù)據(jù)和設(shè)備接口監(jiān)測信息數(shù)據(jù)等，性能設(shè)計考慮因素是數(shù)據(jù)量和實(shí)時性。
3、 應(yīng)用層
應(yīng)用層分為調(diào)度配置軟件、數(shù)據(jù)調(diào)度軟件和數(shù)據(jù)分析軟件。調(diào)度配置軟件可靈活配置數(shù)據(jù)走向和相應(yīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)調(diào)度軟件根據(jù)調(diào)度配置要求高效率轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析軟件可以根據(jù)用戶需要從數(shù)據(jù)庫中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
三、系統(tǒng)功能設(shè)計
1）系統(tǒng)特點(diǎn)
本系統(tǒng)特點(diǎn)在于靈活，在硬件系統(tǒng)構(gòu)建中，硬件端口具有一定冗余量，根據(jù)用戶需求，可適當(dāng)增加通信板卡。在軟件結(jié)構(gòu)中，PC端軟件升級/更新更易實(shí)現(xiàn)。
目前方案是按照單機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計，若數(shù)據(jù)量大、通信頻率速率高，則可采用磁盤陣列存取數(shù)據(jù)，調(diào)度配置軟件和數(shù)據(jù)調(diào)度軟件運(yùn)行于一臺工控機(jī)，數(shù)據(jù)分析獨(dú)立運(yùn)行于一臺工控機(jī)，采取分布式處理方案，提高實(shí)時性。
本系統(tǒng)做為數(shù)據(jù)測試前期方案，具有靈活擴(kuò)充性、適應(yīng)性，在被測系統(tǒng)端口、數(shù)據(jù)確定后，可使用嵌入式方案，使系統(tǒng)小型化、固定化。
2）協(xié)議轉(zhuǎn)化軟件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)要求，通過對各個接口電氣特性和數(shù)據(jù)協(xié)議的深入分析，應(yīng)用工程需求，整體思路是將各個接口輸入轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)協(xié)議，并通過DDS協(xié)議轉(zhuǎn)化后與仿真系統(tǒng)到達(dá)互聯(lián)。也可以將仿真系統(tǒng)DDS協(xié)議的數(shù)據(jù)按各個協(xié)議轉(zhuǎn)化后輸出。