Fc-ae-1553數(shù)據(jù)交換模式設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)控制及節(jié)能方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空電子機(jī)載高速數(shù)據(jù)總線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種FC-AE-1553數(shù)據(jù)交換模式設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)控制及節(jié)能方法的設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]FC-AE-1553協(xié)議是通過(guò)在光纖通道(Fibre Channel，F(xiàn)C)協(xié)議的協(xié)議棧交換層(FC-4層)映射MIL-STD-1553B協(xié)議而生成的，其協(xié)議的棧結(jié)構(gòu)如圖1所示，其底層的光纖通道技術(shù)最初的目的是為了提供數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)之間傳輸?shù)拇鎯?chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Network, SAN)而設(shè)計(jì)的，當(dāng)該FC_AE_1553協(xié)議被直接應(yīng)用在航空航天飛行器系統(tǒng)的組網(wǎng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本昂貴，維護(hù)麻煩，功耗較高的缺點(diǎn)就變得尤為突出。特別是在面對(duì)未來(lái)航空電子系統(tǒng)開(kāi)始采用模塊化、綜合化、開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，能夠取得性能與功耗、價(jià)格、維護(hù)成本等之間的綜合優(yōu)勢(shì)，逐漸成為航空電子系統(tǒng)組網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵性因素。
[0003]在一種使用無(wú)源光分路器(Passive Optical Splitter, POS)連接一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制器(Network Controller,NC)和多個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端(Network Terminal,NT)的FC-AE-1553 網(wǎng)絡(luò)中，所有數(shù)據(jù)下行使用一對(duì)多的通信方式，數(shù)據(jù)上行為基于網(wǎng)絡(luò)控制器(NC)的分時(shí)復(fù)用?；谠摕o(wú)源光分路器(POS)的星型網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。該網(wǎng)絡(luò)除了支持標(biāo)準(zhǔn)的FC-AE-1553協(xié)議之外，還能通過(guò)橋接協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備(BG)連接遠(yuǎn)程終端(Remote Terminal, RT)來(lái)兼容MIL-STD-1553B 協(xié)議總線。
[0004]網(wǎng)絡(luò)控制器(NC)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的控制核心，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)終端(NT)的傳輸請(qǐng)求查詢、總線同步、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)調(diào)、以及錯(cuò)誤處理和數(shù)據(jù)備份傳輸?shù)裙δ?。網(wǎng)絡(luò)終端(NT)通過(guò)光纖耦合器與網(wǎng)絡(luò)控制器(NC)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)NT與NC，NT與NT之間的通信功能。光纖耦合器負(fù)責(zé)執(zhí)行光信號(hào)的下行分配和上行匯聚與傳輸功能，上下行數(shù)據(jù)使用光纖耦合器傳輸，并使用波分復(fù)用技術(shù)將不同波長(zhǎng)的光載入到一根光纖中，從而節(jié)省光纖資源。
[0005]該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓诶^承了傳統(tǒng)光纖通道技術(shù)高帶寬、高可靠性的優(yōu)良傳輸特性的同時(shí)，又由于光纖耦合器是無(wú)源器件，故整個(gè)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)傳輸相比于交換式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂蟹浅５偷墓?，同時(shí)也減少了系統(tǒng)的維護(hù)管理費(fèi)用，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了成本。
[0006]FC-AE-1553協(xié)議不但支持MIL-STD-1553協(xié)議的10種數(shù)據(jù)交換模式，而且對(duì)傳輸速率、字長(zhǎng)度、支持終端個(gè)數(shù)、支持地址個(gè)數(shù)、一次傳送的最大字節(jié)數(shù)等進(jìn)行了擴(kuò)展，并能通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換橋連接支持MIL-STD-1553協(xié)議的設(shè)備。
[0007]針對(duì)FC-AE-1553協(xié)議的10種消息交換模式，有必要針對(duì)該無(wú)源星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)在協(xié)議棧交換層(FC-4層)進(jìn)行詳細(xì)的研宄，同時(shí)融入節(jié)能的設(shè)計(jì)方法，將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)低功耗的特點(diǎn)進(jìn)一步展現(xiàn)出來(lái)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了解決FC-AE-1553協(xié)議無(wú)源星型網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有針對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的適應(yīng)性傳輸交換模式和網(wǎng)絡(luò)控制方法的問(wèn)題，提出了一種FC-AE-1553數(shù)據(jù)交換模式設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)控制及節(jié)能方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種FC-AE-1553數(shù)據(jù)交換模式設(shè)計(jì)方法，其特征在于，將FC-AE-1553協(xié)議支持10種數(shù)據(jù)交換模式分為常規(guī)模式、中轉(zhuǎn)模式和多播模式三類(lèi)；所述常規(guī)模式包括NC-NT模式、NT-NC模式、無(wú)數(shù)據(jù)字模式命令、發(fā)送數(shù)據(jù)字模式命令以及接收數(shù)據(jù)字模式命令；所述中轉(zhuǎn)模式包括NT-NT模式；所述多播模式包括NC-NTs模式、NT-NTs模式、多播無(wú)數(shù)據(jù)字模式命令以及多播有數(shù)據(jù)字模式命令。
[0010]進(jìn)一步地，常規(guī)模式下的5種數(shù)據(jù)交換模式在協(xié)議棧鏈路層的數(shù)據(jù)通信方式分為NC到NT通信和NT到NC通信。
[0011]進(jìn)一步地，NC到NT通信的具體方法為:
[0012]由NC節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)信息通過(guò)光纖耦合器向下傳輸?shù)矫恳粋€(gè)NT節(jié)點(diǎn)上，NT節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)鏈路層通過(guò)解碼幀的目的地址判斷是否為發(fā)給自己的幀；若是，則NT節(jié)點(diǎn)將幀交給光纖通道協(xié)議上層處理；若不是，則NT節(jié)點(diǎn)直接丟棄幀消息。
[0013]進(jìn)一步地，NT到NC通信的具體方法為:
[0014]NC控制上行信道的使用，當(dāng)NC將信道使用權(quán)分配給指定的NT后，該NT發(fā)送的數(shù)據(jù)信息將直接傳送到NC，而別的NT將不會(huì)有數(shù)據(jù)傳輸。
[0015]進(jìn)一步地，中轉(zhuǎn)模式在中轉(zhuǎn)過(guò)程中采用二值判定直通轉(zhuǎn)發(fā)方式，具體過(guò)程為:
[0016]NC在讀取到命令幀目標(biāo)地址段之后做出以下兩種判斷:若該幀目標(biāo)地址段為該NC的端口地址，則在接收到后存儲(chǔ)，然后交給FC-AE-1553協(xié)議棧上級(jí)層次處理；若該幀目標(biāo)地址段不為該NC的端口地址，則立即進(jìn)行下行轉(zhuǎn)發(fā)。
[0017]本發(fā)明還提供了一種基于權(quán)利要求1所述的FC-AE-1553數(shù)據(jù)交換模式的網(wǎng)絡(luò)控制方法，對(duì)無(wú)源星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中NC產(chǎn)生的命令時(shí)序表采取定時(shí)查詢異步處理的控制方法，具體包括以下步驟:
[0018]SUNC在命令時(shí)序表查詢完周期性消息之后，對(duì)存在非周期消息的NT下行一對(duì)多點(diǎn)異步查詢指令；
[0019]S2、含有非周期消息的NT在確定時(shí)延之后依次將狀態(tài)返回給NC ;
[0020]S3、NC根據(jù)異步消息的優(yōu)先級(jí)處理任務(wù)。
[0021]進(jìn)一步地，該網(wǎng)絡(luò)控制方法還包括步驟:
[0022]S4、NC查詢各個(gè)NT的故障狀態(tài)并進(jìn)行處理，具體包括以下分步驟:
[0023]S41、NC通過(guò)命令時(shí)序表向NT發(fā)送故障查詢命令；
[0024]S42、判斷NT響應(yīng)是否超時(shí)；若超時(shí)則記異常次數(shù)+1，進(jìn)入步驟S43 ;若未超時(shí)則進(jìn)入步驟S44 ；
[0025]S43、判斷異常次數(shù)是否等于設(shè)定值；若是則判定為不可修復(fù)性故障，NC在通信地址表中將該NT地址更新為不在線；否則返回步驟S41 ;
[0026]S44、判斷故障標(biāo)志是否置位；若是則判定為可修復(fù)性故障，利用終端故障處理程序解決故障；否則進(jìn)入步驟S45 ;
[0027]S45、判斷所有NT是否查詢完畢；若是則處理結(jié)束；否則返回步驟S41。
[0028]本發(fā)明還提供了一種基于權(quán)利要求1所述的FC-AE-1553數(shù)據(jù)交換模式的節(jié)能方法，針對(duì)無(wú)源星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提出了半睡眠和全睡眠兩種節(jié)能機(jī)制；
[0029]半睡眠節(jié)能機(jī)制的工作過(guò)程為:當(dāng)NT需要發(fā)送上行數(shù)據(jù)時(shí)，該NT的光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)以及通信和控制模塊均開(kāi)啟；在NT在沒(méi)有上行數(shù)據(jù)交換的狀態(tài)下僅保持光接收機(jī)和與接收相關(guān)的通信和控制模塊開(kāi)啟，光發(fā)射機(jī)和與發(fā)送相關(guān)的通信和控制模塊均關(guān)閉；
[0030]全睡眠節(jié)能機(jī)制的工作過(guò)程為:當(dāng)NT收到定時(shí)睡眠指令后判斷當(dāng)前有無(wú)上行數(shù)據(jù)流量；若無(wú)，則同意進(jìn)入全睡眠模式的定時(shí)睡眠狀態(tài)，僅保持睡眠結(jié)束檢測(cè)模塊開(kāi)啟，光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)以及通信和控制模塊均關(guān)閉，睡眠結(jié)束檢測(cè)模塊在指定的激活時(shí)刻到來(lái)之前喚醒光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)以及通信和控制模塊，使NT在指定的上行首幀開(kāi)始時(shí)刻之前完成對(duì)NC的同步；若有，則拒絕進(jìn)入全睡眠模式的定時(shí)睡眠狀態(tài)，