航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)協(xié)議分析及測試

林博 趙婧

摘要：分析了AFDX網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)及AFDX協(xié)議棧的原理。用德國AIM公司所研制的AFDX網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析軟件fdXplorer及API-FDX-2仿真測試板卡對AFDX網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行了測試。

關(guān)鍵詞：航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)；AFDX數(shù)據(jù)幀；協(xié)議分析

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)16-3811-05

Analysis and Testing for Avionics Full Duplex Switched Ethernet Protocol

LING Bo, ZHAO Jing

(Information Center, China National Tobacco Corporation Shaanxi Branch Economic, Xian 710061,China)

Abstract: This paper analyzed the frame format of AFDX network and elements of AFDX protocol stack. Test the frame of AFDX net? work by using the AIMs analysis tool fdXplorer and Two Port AFDX Test, Simulator and Monitor Module API-FDX-2.

Key words: avionics full duplex switched Ethernet; AFDX frame; protocol analysis

連接航空電子設(shè)備的AFDX網(wǎng)絡(luò)作為一種特殊的交換式以太網(wǎng)，必須保證網(wǎng)絡(luò)的健壯性和確定性、實時性?；谶@樣的需求，必須對AFDX網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的測試，以確保使用這個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有航空電子設(shè)備之間能準(zhǔn)確的交換各種信息。而對于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測試來說，不但要了解數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的流向，還要完全理解網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的格式。

該文對AFDX網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行了詳盡的分析，首先研究了AFDX網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包的格式，即AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀格式；其次對AFDX應(yīng)用消息從應(yīng)用層到物理層的流動過程進(jìn)行了分析，即AFDX協(xié)議棧。最后用德國AIM公司所研制的仿真測試軟件fdXplorer及API-FDX-2仿真測試板卡對AFDX網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行了測試。

的IP數(shù)據(jù)包被重組成UDP數(shù)據(jù)報（未分段則沒有重組步驟）并傳往上層。

在傳輸層，對UDP數(shù)據(jù)報進(jìn)行解多路復(fù)用，并將AFDX有效負(fù)載傳送給AFDX端口服務(wù)層。

用德國AIM公司所研制的仿真測試軟件fdXplorer及API-FDX-2仿真測試板卡搭建了虛擬的機(jī)載數(shù)據(jù)總線的通信仿真測試系統(tǒng)，仿真了AFDX數(shù)據(jù)包的發(fā)送、接收并對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。

測試的目的是為了驗證AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的格式和數(shù)據(jù)完整性，因此將API-FDX-2仿真測試板卡的Port1設(shè)置為發(fā)送端口，Port2設(shè)置為接收端口，用專用連接器和交叉雙絞線連接Port1與Port2，形成一個數(shù)據(jù)包的回路。發(fā)送方詳細(xì)設(shè)置為：一個端系統(tǒng)（IP地址為10.1.33.1）作為源端，向1條虛擬鏈路VL6（目的地址為組播地址：224.224.0.6）發(fā)送數(shù)據(jù)，幀長度設(shè)置為64字節(jié)（最小幀長度）。發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)如圖7所示。

在發(fā)送端將AFDX有效負(fù)載設(shè)置為“ABCDEFGHIJKLMNOPQ”，并發(fā)送數(shù)據(jù)。

將接收端接收方式設(shè)置為按時間序持續(xù)捕獲所有到達(dá)的幀，對發(fā)送端的數(shù)據(jù)進(jìn)行捕獲。接收端捕獲到的數(shù)據(jù)如圖8所示。

交換式以太網(wǎng)已經(jīng)成為一個通用的航空電子應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)ARINC664和飛機(jī)制造商的實現(xiàn)（AFDX）定義了交換式以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實現(xiàn)。這個專門為航空電子設(shè)備通信而開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)能保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和確定性。該文借助AFDX網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析軟件和仿真測試硬件對AFDX網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行了測試，為進(jìn)一步測試AFDX網(wǎng)絡(luò)的性能提供了依據(jù)。

[1] ARINC664 Part 4. Internet Based Address Structures And Assigned Numbers[Z]. 2004.

[2] ARINC664 Part 7, Avionics Full Duplex Switched Ethernet (AFDX) Network[Z].2005.

[3] BARBARA S.AFDX protocol tutorial[M]. Condor Engineer-ing,Inc,2004.

[4] AIM GmbH. fdXplorer Users Manual: AFDX Monitor and Simulation Tool[Z]. 2007.

[5] AIM GmbH. API/AMC-FDX Programmers Guide for Windows Applications[Z]. 2007.

[6]陳昕,周擁軍,萬劍雄.AFDX端系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究與實現(xiàn)[J].計算機(jī)工程,2009,35(5): 1-3.

[7]王輝,陳卓.AFDX網(wǎng)絡(luò)終端軟件測試策略的研究與應(yīng)用[J].航空電子技術(shù),2006,37(4):33-37.

[8]石改輝,張原,李達(dá).全雙工交換式以太網(wǎng)研究[J].信息安全與通信保密,2007(5): 51-52.