基于LRM技術(shù)PCI/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件配置加載設(shè)計(jì)

薛楠　張樂樂　胡靖宇　史亭文

摘要；隨著航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的快速發(fā)展，LRM（外場(chǎng)可更換模塊）技術(shù)已成為航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中新的技術(shù)，并且是新一代軍機(jī)航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的顯著特征。該文提出了以往航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PCI/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件中配置加載方式的不足，并引入了在LRM技術(shù)下配置加載方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。指出基于LRM技術(shù)的航電網(wǎng)絡(luò)PCI/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件在應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性，并能滿足航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)于故障處理的要求。

關(guān)鍵詞：航電網(wǎng)絡(luò)ILRM技術(shù)；配置加載

中圖分類號(hào)：TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）07-0064-02

1引言

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越嚴(yán)酷的形勢(shì)要求航電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也必須滿足日益進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)要求。航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是軍機(jī)的顯著特征，也是軍機(jī)的重要組成部分，決定了軍機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及安全性，其中LRM（外場(chǎng)可更換模塊）技術(shù)是新航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要體現(xiàn)。LRM技術(shù)已經(jīng)成為了新一代軍機(jī)的主要特征，在很大程度上可以提高軍機(jī)的作戰(zhàn)能力，也能很大程度上提高軍機(jī)航電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。在軍機(jī)的航電網(wǎng)絡(luò)上發(fā)展LRM技術(shù)已經(jīng)成為航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是加強(qiáng)軍機(jī)作戰(zhàn)能力的重要保障。

2LRM技術(shù)原理和優(yōu)勢(shì)

LRM技術(shù)是建立在模塊化技術(shù)上的，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能上具有相對(duì)獨(dú)立性，且具備一定的標(biāo)準(zhǔn)。不同于LRU（外場(chǎng)可更換單元）技術(shù)，LRM技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)：易維護(hù)性、可靠性和共享性等。在航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，可以將重要功能隔離在每個(gè)具有LRM技術(shù)的模塊上面，若具備某重要功能的模塊出現(xiàn)故障，可以單獨(dú)將此模塊更換，不影響整體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能，可以減小維護(hù)成本，提高維護(hù)效率，這是LRU技術(shù)所不具備的。在設(shè)計(jì)具有LRM技術(shù)模塊上面具有一定的標(biāo)準(zhǔn)，有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展、改裝以及新技術(shù)的引進(jìn)，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，最終可以形成標(biāo)準(zhǔn)化的模塊。本文基于航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)LRM技術(shù)，提出了在LRM技術(shù)下PCI/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件中關(guān)于配置加載方案的實(shí)現(xiàn)，分析了以往航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PCI/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件中配置加載方式的缺點(diǎn)，并提出基于LRM技術(shù)的新配置加載方案的實(shí)現(xiàn)和新方案的優(yōu)勢(shì)，以及新方案可以滿足使用要求。

3光纖驅(qū)動(dòng)軟件中LRM技術(shù)應(yīng)用

在航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都會(huì)通過物理總線連接至總線交換設(shè)備，通過交換設(shè)備和其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。故每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都具有自身單獨(dú)的端口ID，對(duì)應(yīng)其接人交換設(shè)備的端口號(hào)，從而也就有單獨(dú)的一套網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)，用于定義自身的配置信息，以及自身和網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)設(shè)備的發(fā)送以及接收消息配置表。

3.1非LRM技術(shù)配置加載實(shí)現(xiàn)

在以往的航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PCI/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件中，配置加載方式設(shè)計(jì)為單獨(dú)給網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過加載設(shè)備加載通信配置表，且配置表為此網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)使用的，解析配置表時(shí)也將加載進(jìn)去的配置表全部讀取出來提供給此網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用。此種方式加載和解析的配置數(shù)據(jù)以及其他信息都是被加載節(jié)點(diǎn)獨(dú)有的，與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無關(guān)。若網(wǎng)絡(luò)模塊出現(xiàn)故障需要更換，則必須更換技術(shù)狀態(tài)相同的模塊，并且加載對(duì)應(yīng)模塊相同的配置數(shù)據(jù)，才可以繼續(xù)使用，大大增加了維護(hù)的難度。

3.2基于LRM技術(shù)配置加載設(shè)計(jì)

新狀態(tài)基于LRM技術(shù)的PO/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件配置加載方式根據(jù)模塊機(jī)架可插入模塊的數(shù)量和對(duì)應(yīng)模塊位置所接交換設(shè)備的端口ID，在I.RM模塊的不同扇區(qū)加載機(jī)架中所有同類LRM模塊的配置數(shù)據(jù)，每一個(gè)端口所對(duì)應(yīng)的配置數(shù)據(jù)都加載在不同物理隔離的硬件扇區(qū)中，這樣首先給所有模塊都是加載同樣的一整套配置數(shù)據(jù)，便于操作；其次，當(dāng)實(shí)驗(yàn)需求需要交換模塊時(shí)，僅需交換兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置的模塊即可，應(yīng)用軟件根據(jù)目前模塊所在的機(jī)架的位置來決定需要提取的對(duì)應(yīng)配置數(shù)據(jù)，不需要再使用加載工具重新加載配置數(shù)據(jù)。交換模塊順序后，對(duì)應(yīng)模塊在新的機(jī)架位置可以正常使用，不產(chǎn)生任何影響。如圖1所示：

在PcI/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件中，要實(shí)現(xiàn)LRM技術(shù)配置加載方案，必須要確認(rèn)在硬件中要有足夠的空間存儲(chǔ)不同LRM位置對(duì)應(yīng)端口ID的配置數(shù)據(jù)。滿足空間要求后，再根據(jù)不同的配置數(shù)據(jù)格式，在規(guī)定的FLASH扇區(qū)中寫入配置數(shù)據(jù)。

在驅(qū)動(dòng)軟件配置加載功能模塊中，首先要根據(jù)對(duì)應(yīng)地址映射關(guān)系找到硬件FLASH空間中待加載配置數(shù)據(jù)空間的首地址，然后在待加載配置數(shù)據(jù)文件的文件頭中取出當(dāng)前配置文件的長度、文件類型和配置文件所屬于的LRM編號(hào)，最后根據(jù)配置文件類型和當(dāng)前配置文件所屬于的LRM編號(hào)計(jì)算出當(dāng)前配置文件寫入FLASH時(shí)的扇區(qū)號(hào)，再調(diào)用接口將當(dāng)前配置文件寫入FLASH空間中對(duì)應(yīng)的扇區(qū)里。寫入配置數(shù)據(jù)時(shí)可根據(jù)配置數(shù)據(jù)文件頭中的校驗(yàn)和信息計(jì)算配置數(shù)據(jù)文件內(nèi)容的校驗(yàn)信息，保證文件的正確性后再寫入。根據(jù)此步驟將當(dāng)前機(jī)架中所有同類LRM模塊的配置數(shù)據(jù)按照扇區(qū)物理隔離方式全部寫入當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的FLASH空間中，保證不同端口ID對(duì)應(yīng)的配置數(shù)據(jù)單獨(dú)存儲(chǔ)，即可實(shí)現(xiàn)配置數(shù)據(jù)加載的LRM方式。配置數(shù)據(jù)寫入FLASH空間的步驟流程如圖2所示：

在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)FLASH空間寫入LRM方式的配置表后，模塊的配置數(shù)據(jù)就具有了LRM特征。當(dāng)應(yīng)用軟件調(diào)用驅(qū)動(dòng)要從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的FLASH空間中提取對(duì)應(yīng)端口ID的配置數(shù)據(jù)時(shí)，首先應(yīng)用軟件要獲取出當(dāng)前所使用的LRM模塊所在機(jī)架中的位置，并確定需要提取的配置數(shù)據(jù)文件的文件類型，然后根據(jù)當(dāng)前所使用LRM模塊的位置數(shù)據(jù)以及待提取配置文件的文件類型數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前待提取配置文件所在FLASH空間的扇區(qū)編號(hào)，最后根據(jù)計(jì)算出的扇區(qū)編號(hào)調(diào)用接口讀取配置數(shù)據(jù)，并將配置數(shù)據(jù)內(nèi)容拷貝到驅(qū)動(dòng)軟件中進(jìn)行解析，提供給應(yīng)用軟件使用。解析配置數(shù)據(jù)文件同時(shí)也可進(jìn)行校驗(yàn)，類似加載，從配置文件頭中讀取當(dāng)前配置數(shù)據(jù)文件的校驗(yàn)和，并計(jì)算配置數(shù)據(jù)文件內(nèi)容的校驗(yàn)和，保證提取出來的配置數(shù)據(jù)文件的正確性。根據(jù)配置數(shù)據(jù)文件的提取步驟，結(jié)合LRM模塊的特性，可以實(shí)現(xiàn)配置數(shù)據(jù)提取的LRM方式。配置數(shù)據(jù)提取的步驟流程如圖3所示：

當(dāng)LRM模塊出現(xiàn)故障需重新加載配置數(shù)據(jù)文件時(shí)，不需要再根據(jù)模塊的LRM位置來考慮加載對(duì)應(yīng)LRM位置的配置數(shù)據(jù)文件，將同類型LRM模塊整套配置數(shù)據(jù)文件都加載進(jìn)去，驅(qū)動(dòng)軟件根據(jù)不同配置數(shù)據(jù)文件來決定其寫入FLASH扇區(qū)的位置。提取時(shí)，應(yīng)用軟件只需傳人當(dāng)前所使用LRM模塊的位置編號(hào)給驅(qū)動(dòng)軟件，即可實(shí)現(xiàn)提取對(duì)應(yīng)LRM位置的配置數(shù)據(jù)文件。驅(qū)動(dòng)軟件中的配置加載功能實(shí)現(xiàn)特征之后，很大程度上增加了光纖網(wǎng)絡(luò)總線產(chǎn)品的可維護(hù)性和可靠性，也能在配置數(shù)據(jù)文件層面形成配置數(shù)據(jù)文件的綜合化，便于管理和維護(hù)。

3.3具有LRM配置加載技術(shù)驅(qū)動(dòng)軟件的應(yīng)用

在某型飛機(jī)舊航電系統(tǒng)上，機(jī)架硬件系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)為LRM特征，對(duì)應(yīng)的PCI/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件配置加載子模塊也使用不具有LRM特征的配置數(shù)據(jù)文件加載和提取方式。當(dāng)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，需將此模塊取下來，并將相同技術(shù)狀態(tài)的新模塊替換上去，并要重新加載此模塊獨(dú)有的配置數(shù)據(jù)文件。這樣影響了實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，而且使系統(tǒng)的可維護(hù)性降低。

現(xiàn)使用具有LRM技術(shù)的硬件模塊和對(duì)應(yīng)具有LRM特征配置加載技術(shù)的PCI/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和配置數(shù)據(jù)文件。機(jī)架硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)為具有LRM特征的物理結(jié)構(gòu)，接口和物理屬性具有特定標(biāo)準(zhǔn)。在機(jī)架中所有同類型LRM模塊中加載同一套配置數(shù)據(jù)文件，配置數(shù)據(jù)文件包含所有此類型LRM模塊位置所需的所有配置數(shù)據(jù)文件。加載后應(yīng)用軟件通過調(diào)用驅(qū)動(dòng)軟件提供的接口提取對(duì)應(yīng)LRM模塊所使用的配置數(shù)據(jù)文件，解析后提供給應(yīng)用軟件使用。當(dāng)試驗(yàn)中某LRM模塊出現(xiàn)故障，為了不影響實(shí)驗(yàn)，可將同類型且暫時(shí)沒有使用的LRM模塊替換過去，不用重新加載配置數(shù)據(jù)文件，加載應(yīng)用軟件后即可正常使用，不影響試驗(yàn)進(jìn)度，且可維護(hù)性大幅度提高。目前基于LRM方式配置加載技術(shù)的PCI/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件已用于某型號(hào)飛機(jī)航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明航電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性顯著提高。

4結(jié)束語

通過文中對(duì)LRM技術(shù)以及基于LRM技術(shù)的PCI/PCIe設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件配置加載模塊的研究和分析，LRM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有很大的優(yōu)勢(shì)，也是航電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然方向。航電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)是模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和高度的綜合化。在引入LRM技術(shù)之后對(duì)航電系統(tǒng)的發(fā)展起了極大地促進(jìn)作用，順應(yīng)了航電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，也在很大程度上提高了航電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可維護(hù)性和可靠性，并有助于建立航電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，從而實(shí)現(xiàn)航電系統(tǒng)未來發(fā)展的模塊化以及綜合化。

由此可見，在航電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中引入LRM技術(shù)是時(shí)代發(fā)展的必然選擇，也是減少維護(hù)成本、提高記載設(shè)備壽命、縮短產(chǎn)品研制周期乃至未來提高軍機(jī)作戰(zhàn)能力的重要手段。