基于查询和中断的混合式数据接收方法设计

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基于查询和中断的混合式数据接收方法设计

AFDX 网络端系统实现符介 ARINC664P7 协议标准的数据传输接 u功能，支持主机系统接入

AFDX 网络。

一般情况下，AFDX 网络端系统以接卡的形式与主机系统连接，并支持主机系统发送和接收

AFDX 网络数据。数据的接收一般在主机系统端通过软件完成，主机端软件通过查询或者中断

的方式接收网络数据。采用查询的方式增加了主机系统的负载;中断的方式降低了系统的负

载，但是频繁的数据接收中断会存在中断嵌套及覆盖的情况，导致中断的丢失现象，引起数据

丢包的问题。针对这些问题，本文提出了一种中断和查询结介的数据接收方法，减轻主机系统

负载的同时，避免了山于中断丢失而引起的数据丢包问题。

1 AFDX 网络端系统通信分析

AFDX 网络在以太网的基础上发展而来，在以太网的基础上增加了确定性及双通道的约束.提高

了数据传输的可靠性，保证了数据传输的确定性。在以 AFDX 网络为核心的机载网络中，网络

端系统作为网络接日卡，将各个主机系统连接至核心网络，其主要作用如下。

}I)实现基于 IEEE802.3 协议标准的物理层;

(2)实现基于虚拟链路 VL 的通信调度功能;

(3)实现 ICMP 协议、UDP/IP 通信协议栈;

(4)而向主机系统提供采样、周期及 SAP 通信端服务。

1.1 网络端系统架构

标准的 AFDX 网络系统采用双冗余的设计，采用星形的结构，其基本架构如图 I所示

图1描述了 3个主机系统构成的双余度 AFDX 网络交换网络结构，通过两台互为备份的交换机

实现了双路冗余数据的传输，即使端系统模块单个端日或者某个交换机出现故障，仍可以山另

外一个端日通过交换机进行数据的传输，保证网络数据的可靠性。在图 1中，网络端系统女装

在主机模块，构成主机系统，支持主机系统的 AFDX 网络通信，端系统模块与主机模块一般采

用PCI 总线，利用 PMC 接u实现主机模块与端系统模块的交互，端系统和主机模块架构如图 2

所示。

图2中，端系统通过 PCI 接u与主机模块连接，和主机模块一起构成一个主机系统，通过双通

道CHA 和CHB 与外部 AFDX 网络交互。采用图 2的方式，端系统模块负责进行 AFDX 网络数

据的处理，包括数据的接收、有效性检查、UDP/IP 协议栈处理、数据解包等工作，自接将有

效的数据内容传送至主机模块。主机模块只需从相应的存储器进行数据读操作即可完成数据接

收，而小用进行大运算量的 AFDX 网络协议处理工作，减少了主湘 L模块的运行负载。

1.2 AFDX 网络数据分类及其接收方式分析

AFDX 网络数据分为采样数据、队列数据及 SAP 数据 3种。其中，采样数据为周期性数据，数

据以一定的周期进行传输，数据接收缓冲区采用覆盖的方式，新数据到来将会覆盖旧数据，采

样数据适用于周期性的状态消息，且应用仅关心最近一次采样数据。队列数据为事件性数据，

数据的到来没有特定的规律，以随机的形式进行传输，因此，队列数据需要一定深度的数据缓

冲区，用于对接收到的数据进行缓存，而当缓冲区满后，新来的数据被丢弃，队列数据适用于

事件性的消息传输。AFDX 网络 SAP 数据主要用于高层协议，支持目的IP 及端 u号的设定等

功能，一般小用于普通的 AFDX 网络数据通信。

数据的接收一般分为查询方式和中断方式两种。查询方式具备实现简单、数据吞吐量较快的优

势，但查询方式在无数据传输时仍在进行查询操作，因此，查询方式增加了处理器的负担，对

于任务较重的主机系统，小适介用查询方式进行数据接收。采用中断的方式，数据接收可大大

减轻处理器的负担，仅当有数据时，处理器才参与数据接收，但当数据量较大时，会引起频繁

的中断。山于中断嵌套及覆盖等原因，会存在中断丢失或响应小及时的情况，导致数据的丢失

或顺序错乱。

对于 AFDX 网络基本通信，包括采样数据通信和队列数据通信两种。采样数据本身具有周期性

的特点，因此，在主机模块接收可以采用查询的方式，主机模块以定时器的方式按照采样数据

的周期每隔一定的时间进行数据接收即可，小会造成主机模块的无效查询和处理器资源的浪

费。而对于队列数据，其具有小可预知的特点，因此，对于数据量较大的数据传输，采用查询

方式进行接收能够提高数据接收的效率，而对于数据量较小的数据传输，采用中断的方式可以

节省处理器资源，降低主机系统的负载。而在实际应用中，山于其数据传输的小可预知性，对

于队列数据，单独采用查询方式或者中断方式无法满足既降低主机负载又提高接收效率的数据

接收要求。

2 端系统接收方法设计

针对 AFDX 网络端系统队列数据的特点，为了满足既降低主机负载又提高接收效率的要求，本

文提出一种将中断和查询结介起来的方式，在无数据传输时，小消耗主机处理器资源，在数据

传输量较大时，以查询的方式进行接收从而提高数据接收效率。

本文端系统接收方法核心思想是:通过中断通知主机接收数据，而在数据接收时通过查询方式

进行。端系统接收方法设计如图 3所示。

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基于查询和中断的混合式数据接收方法设计AFDX网络端系统实现符介ARINC664P7协议标准的数据传输接u功能，支持主机系统接入AFDX网络。一般情况下，AFDX网络端系统以接卡的形式与主机系统连接，并支持主机系统发送和接收AFDX网络数据。数据的接收一般在主机系统端通过软件完成，主机端软件通过查询或者中断的方式接收网络数据。采用查询的方式增加了主机系统的负载;中断的方式降低了系统的负载，但是频繁的数据接收中断会存在中断嵌套及覆盖的情况，导致中断的丢失现象，引起数据丢包的问题。针对这些问题，本文提出了一种中断和查询结介的数据接收方法，减轻主机系统负载的同时，避免了山于中断丢失而引起的数据丢包问...

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