機載通用數據加載工具軟件的設計和實現

2023年12月11日發(作者：高中運動會解說詞)

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2021年第42卷 第3期軟 件SOFTWARE2021Vol. 42, No.3設計研究與應用機載通用數據加載工具軟件的設計和實現陳寧 吳云 陳福 王佳明（航空工業西安航空計算技術研究所，陜西西安 710068）摘　要：航電系統的綜合化和模塊化程度越來越高，機載網絡技術也日趨復雜，一方面這使得航電系統中的加載數據的數量急劇增多，另一方面，對數據加載的質量提出了更高的要求，目前的數據加載軟件已無法滿足要求。通過分析數據加載工具件實現和驗證。結果表明，該機載通用數據加載工具具有良好的配置性和通用性，且能夠保證數據一致性和安全性。關鍵詞：航電系統；機載數據通信；數據加載中圖分類號：V243;TP311.52 文獻標識碼：A

軟件的需求，采用分層設計的方法設計了系統的總體結構邏輯。闡述了主機端軟件和目標機端軟件的設計思路，并且進行了軟DOI：10.3969/.1003-6970.2021.03.031本文著錄格式：陳寧,吳云,陳福,等.機載通用數據加載工具軟件的設計和實現[J].軟件,2021,42(03):110-113+138Design and Implementation of Airborne General Data Loading SoftwareCHEN Ning, WU Yun, CHEN Fu, WANG Jiaming(Xi?an Aeronautical Computing Technique Rearch Institute,AVIC, Xi?an Shaanxi 710068)【Abstract】：Avionics system is becoming more and more comprehensive and modular,and airborne network

technology is more the one hand, it makes the quantity of loading data increa sharply, on the other

meet the analyzing the requirements of data loading software, the overall structure logic of the

general data loading tool has good con? guration and versatility, and can ensure data consistency and curity.【Key words】：avionics system;airborne data communication;data loadinghand, it puts forward higher requirements for the quality of data current data loading software can not

system is designed by using hierarchical design method. The design ideas of host software and target software are

described, and the software implementation and veri? cation are carried out. The results show that the airborne

0 引言下的軟件規模越來越大，數量也越來越多，在研制和使存在數據一致性缺少保證、通用性差等問題，給軟件開發人員和外場維護人員帶來了極大的不便。因此，開發主機端隨著綜合模塊化航空電子的發展，復雜IMA架構[1]一種通用性強的、能保障數據完整一致的、支持快速批量固化的加載工具十分必要。針對這些問題，本文對加載工具的需求進行分析，以通用性為目標，設計總體架構，提供針對全系統的批量并行數據加載能力，支持串持多種加載協議。設計了加載文件的版本管理和操作日志管理。通過多種方式保證系統的通用性和易用性。目標機端串口以太網AFDX通信通信……通信用維護過程中需要快速、安全的在線加載工具軟件的需求已日益突出。而當前使用的在線加載工具種類繁多，口、以太網、AFDX[2-3]等多種類型的數據總線協議，支……

PC機PC-ES仿真卡通用加載工具通信介質數據燒寫消息同步及數據接收作者簡介：陳寧（1993―），女，陜西西安人，研究生碩士，助理工程師，研究方向：機載軟件，軟件工程化。圖1 通用數據加載工具設備組成圖Fig.1 General data loading tool equipment composition diagram駐留應用陳寧 吳云 陳福等：機載通用數據加載工具軟件的設計和實現1概述備，可通過標準串口、以太網、機載網絡AFDX等網絡成圖如圖1所示。1.1 功能需求通用數據加載工具是地面開發調試和升級保障設機端軟件采用分層分析[5]，分為用戶層、界面層、協議網絡連接。端機主具工載加據數用通用戶層層和網絡層，層次結構如圖2所示。目標機端軟件為駐進行軟件和配置數據的升級。通用數據加載工具設備組通用數據加載工具軟件的主要功能需求如下：議、ARINC615A-2、ARINC615A-3協議參數等多種格式文件的加載。[4]留在目標機中的駐留應用。主機端和目標機端之間通過管理員地址空間規劃賬號管理開發者日志顯示外場人員網絡配置配置管理數據加載功能。支持多種加載協議，如串口加載協等；支持應UI層數據加載層議協ARNC 615A層絡網AFDX以太網串口其它接口抽象接口自定義傳輸協議用軟件、配置數據、操作系統、可編程邏輯、系統工作

場權限三種權限。其中管理員/開發者擁有軟件所有操數據文件的加載功能。信息保護功能。設置管理員權限、開發者權限和外作權限，外場權限只能進行待加載數據文件導入以及對節點拓撲信息，從而顯示整個目標機的網絡構成。管理。網絡拓撲識別與顯示。能夠自動識別目標機的目標操作日志。提供加載日志和系統操作日志兩種日志可靠性保證。通過傳輸過程的CRC校驗和加載文圖2 通用數據加載工具的邏輯結構圖Fig.2 Logic structure of general data loading tool目標機目標機目標機3 主機端軟件設計3.1 系統工作流程件的MD5校驗功能保證加載過程的可靠性和一致性。1.2 接口需求協議的設置、用戶權限管理、目標機網絡拓撲管理、數管理員、開發者的工作場景按流程上可分為六個階主機端軟件主要完成配置文件的管理、加載方式和用戶登錄、編輯配置表、加載數據包的制作、Flash于設備使用人員進行各項工程、任務操作及實時顯示；段：系統需要提供串口接口、以太網接口、AFDX驅動接口空間地址規劃、網絡連接配置、加載，如圖3所示。等用于主機端與被加載的設備間的通信。口和加載控制接口。配置文件接口用于待加載數據管控制接口用于實現加載的設備選擇、狀態檢測、過程控制等。2 系統物理架構設計（2）內部軟件接口包括配置文件接口、加載協議接其工作流程如圖4所示。3.2 配置表設計（1）系統需要提供人機界面接口，人機界面接口用通用數據加載工具軟件的主要接口需求：據加載等工作。為了保護數據安全以及防止破壞系統重要區域的數據，根據不同用戶權限可分為兩種工作流程。員事先編輯好的配置表，然后選擇加載項，進行加載，為了適應多種場景，設計了包含多種信息的配置表，外場人員沒有配置表的編輯權限，只能導入開發人理。加載協議接口用于實現加載協議的加卸載。加載配置文件的內容包括系統名（如IPC）、模塊名、待加Flash加載地址、加載協議、加載方式和通信配置信息。為了能在多模塊使用配置表數據，設計了以下數據FLASH地址空間規劃析，將通用數據加載工具的系統結構按層進行分類。工開始用戶登錄編輯配置表制作加載數據包通過對機載通用數據加載工具的系統需求進行分載的二進制文件名、待加載的二進制文件的物理地址、模型對配置表數據進行轉化和存儲，該數據模型用于權網絡連接配置加載結束具主要分為主機端軟件和目標機端軟件兩部分。其中主圖3 管理員和開發人員工作流程Fig.3 Work? ow of administrators and developers開始用戶登陸導入配置表選擇加載項加載結束圖4 外場人員工作流程Fig.4 Out? eld sta? work? ow111第42卷 第3期軟 件SOFTWARE限管理、Flash地址空間規劃、網絡拓撲圖、數據加載模塊。圖6 Flash地址空間規劃視圖Fig.6 Flash address space planning view2、ARINC615A-3：本系統支持的傳輸協議。3.3 網絡拓撲設計況，設置網絡拓撲模塊。根據當前IMA系統的結構，每個系統中可包含多個模塊，每個模塊中可包含多個節節點的關系。每個計算節點都有可能包含加載需求，在

為了直觀的展現目標機端網絡結構和網絡配置情點。網絡拓撲圖展示當前主機端和目標機中多個模塊、網絡拓撲圖上可顯示當前節點部署的軟件及其屬性（含燒寫地址、MD5、燒寫時間、版本）以及目標機駐留軟件版本信息。局域網中發送UDP廣播包，當局域網中的目標機節點備置為在線狀態。網絡拓撲模塊可用來獲取目標機節點狀態。通過向收到數據包后，返回應答消息，則網絡拓撲模塊將該設3.4 Flash地址空間規劃圖5中的數據模型包含以下節點：是否在線、網絡配置等信息；名、文件燒寫地址等信息；可規劃區域的位置和大小；所使用的傳輸協議；圖5 數據模型Fig.5 Data model作系統、系統引導程序等關鍵程序，為了對目標機的關該功能用于管理每個目標機Flash地址的讀寫權限，其中權限共有三種（只讀、只寫、可讀可寫）。目標機的Flash中存在關鍵數據區，一般固化著操鍵數據區進行數據保護，設計了Flash地址空間規劃。管理員或者開發者需提前設定目標機Flash地址空NodeModel：目標機節點類，包括目標機的ID、FileModel：待加載文件模型類，包括待加載文件FlashModelFlash：地址空間規劃模型類：FlashEntry：燒寫區Flash規劃項；ProtectEntry：系統預留Flash規劃項，包含系統Connection：網絡通信抽象接口，獲取網絡通信ARINC664、SerialPort、Ethernet：為Protocal：傳輸協議抽象接口，包含多種命令，如CustomSerial、CustomEthernet、ARINC 615A-112間的可分配范圍，之后才可在該范圍內進行地址空間規Flash結束地址、Flash地址權限、備注信息。圖6所示為某個目標機節點的Flash地址空間規劃視圖。4 目標機端軟件設計功能：劃，每個規劃項需包含4個輸入項：Flash起始地址、目標機端軟件是部署在目標機上的應用。設計以下串口通信功能：主機端與目標機端可通過串口通信，并可接受主機端請求、接受文件列表信息和數據文件，還需要負責向主機端返回操作結果、主機端已加載進度等狀態信息。ARINC664網絡、串口通信和以太網通信；查找、加載、備份、恢復等命令；文件信息、目標機端駐留軟件版本號和文件下載/燒寫太網通信的能力。其他功能與串口相同。以太網通信功能：具備使主機端與目標機端通過以陳寧 吳云 陳福等：機載通用數據加載工具軟件的設計和實現通過以AFDX網絡通信的能力。其他功能與串口相同。據，以此達到主機端對目標機的管理。件傳輸完整并且未被篡改。ARINC-664通信功能：具備使主機端與目標機端請求處理：目標機端接收到主機端請求后需要解析數據文件MD5校驗：目標機完成數據文件的接收

請求，并根據不同的請求內容執行相應的操作或返回數后，需要對數據文件進行MD5校驗，以確保該數據文準，能夠對其所描述的LSAP文件進行解析，并根據解析出來的信息更新目標機文件。LSAP文件解析：目標機需要支持ARINC665標文件燒寫：支持對接收到的多種格式的文件進行燒寫。日志記錄：目標機通過日志記錄駐留軟件的運行信圖7 通用數據加載工具主界面Fig.7 Main interface of general data loading tool

息，日志內容包括：當前時間、日志等級、日志位置和日志詳情。5 通用數據加載工具軟件實現通用數據加載工具軟件主頁面如圖7所示。絡拓撲圖顯示界面，區域3為操作日志顯示區。將配置表信息完善后，加載數據包和Flash地址空間規劃完成后，進行網絡配置，配置界面如圖8所示。加載協議，測試結果如表1所示。網絡配置設置完成后，進行數據加載。選取了串從表1可看出，工具可實現多種方式多種加載協議其中區域1為配置表顯示和編輯界面，區域2為網口、以太網、AFDX三種通信介質，測試了對應的多種下的加載需求。滿足多種應用場景，具有良好的通用性。通信介質串口通信協議6 結語圖8 網絡配置界面Fig.8 Network con? guration interface表1 通用數據加載工具加載測試結果Tab.1 Load test results of general data loading tool單個文件加載測試方式本文首先介紹了通用數據加載工具的功能需求和接測試結果通過串口通信協議ARINC-615A-2單節點多個文件串行加載多模塊多節點并行加載單個文件加載單節點多個文件串行加載多模塊多節點并行加載單個文件加載單節點多個文件串行加載多模塊多節點并行加載單個文件加載單節點多個文件串行加載多模塊多節點并行加載單個文件加載單節點多個文件串行加載多模塊多節點并行加載單個文件加載通過，但加載速度慢通過，并行加載效率高通過，并行加載效率高通過，并行加載效率高通過，并行加載效率高通過，并行加載效率高通過，傳輸速度快通過通過，傳輸速度快通過通過，傳輸速度快通過通過，傳輸速度快通過通過，傳輸速度快以太網ARINC-615A-3自定義以太網通信協議ARINC-615A-2ARINC-615A-3AFDX······

下轉第???頁113第42卷 第3期軟 件SOFTWARE而有效提升檔案數據化管理工作成效。2.3培養人才，提升素質以改進，確保檔案數據信息資源供給質量，形成覆蓋范圍更廣的檔案服務網絡格局。當前我們已經邁入了一個全新的時代，數字時代的檔案管理人員應注重對自身的技能水平進行不斷提升。檔案機構應重視開展專項化的培訓，做到對培訓內容的切實創新，以實現與時俱進，同步推進。檔案機構在對即增加數據化管理內容，包括先進的信息技術，即大數培訓形式的多樣性，要能夠從組織成規模的會議、管理經驗交流活動等，幫助管理工作人員增長見識，充實管理經驗體系。在科學與充分培訓的前提下，在更多新技據自身經驗對管理內容、管理方式等進行調整，從而能夠充分發揮出人才在檔案價值發揮中的引領作用。2.4創新手段，升級發展基于數字化時代對檔案管理工作提出的全新要求，3結語來臨奠定了檔案數據化管理工作的穩固根基，在此背景下，檔案管理工作必然朝著智能化和數字化的方向發發展戰略進行全面了解，由此研判檔案管理工作的發展方向，制定檔案管理工作的現代化發展規劃。國家、政的意識，共同商討，在不斷實踐中豐富經驗。檔案管理出發，即加大投入、完善制度、培養人才、信息管理與程，實現檔案管理工作的可持續發展。參考文獻府和基層機構應形成合力，并分別意識到在檔案數據化管理工作中自身可能存在的問題，具備較強的解決問題工作人員在進行具體的數據化管理時，可以從以下方面服務改善這五個角度，全面推進檔案數據化管理工作進管理人員進行培訓時，還應注重對培訓內容進行更新，展。作為檔案管理工作人員，要能夠對當前國家的相關據技術、云計算技術等。在進行具體的培訓時，應注重術的支持下，檔案管理工作人員將逐漸認識到檔案數據化管理的必要性與現實性，也更加能夠在管理過程中根模式進行創新，以保證檔案本身的作用真正被發揮出來。在創新檔案服務模式時，檔案管理人員應首先對數據信息進行深度挖掘，在大數據技術下，檔案數據的自容進行調整，形成全新的檔案數據內容服務體系，從而實現對檔案知識服務框架的優化。在創新服務方面，應用戶新需求的滿足感。在具體創新時，則要從信息檢索大數據時代下，管理工作人員應注重對當前的服務[1] 徐松.數字時代檔案數據化管理問題研究[J].山西檔案,2020

(2):142-145.[2] 陳雪燕,于英香.從檔案管理走向檔案數據管理:大數據時代下的檔案管理范式轉型[J].山西檔案,2019(5):24-32.[J].中國檔案,2018(8):60-61.[3] 楊來青.大數據背景下檔案信息資源挖掘策略與方法研究[4] 張鴻艷.大數據背景下人事檔案信息資源建設的現狀與進路研究:基于檔案數據管理視角[J].山西檔案,2019(10):81-86.125-127.[5] 暢靜萍.創新管理模式 發展藏區檔案事業[J].攀登,2011(1):

身價值可以被分類，并可以在創新應用視角下對檔案內確保具備層級完善的檔案管理組織結構，政府應提倡信息高度公開，不斷提高檔案信息對用戶的個性化服務與方式、檔案利用模式以及個性化信息服務方式等方面加······

上接第???頁口需求，然后使用分層分析，設計了系統的物理結構。計研究[J].航空電子技術,2017,48(4):20-26.介紹了工具的主機端軟件設計和目標機端軟件設計和實有良好的通用性。參考文獻現方案，最后驗證了工具的多種加載場景，表明工具具證[J].電光與控制,2020,27(1):17-20.[3] 張軍才,茹偉,胡宇凡.機載近距數據通信系統方案設計和驗[4] 王曉華,李斌,楊媛媛.航空電子數據加載中間件的設計與實現[J].航空計算技術,2020,50(5):103-106.成都:電子科技大學,2020.[5] 楊淵.基于MBSE的民機數據加載系統建模及模型驗證[D].[1] 褚文奎,張鳳鳴,樊曉光.綜合模塊化航空電子系統軟件體系結構綜述[J].航空學報,2009,30(10):1912-1917.[2] 王羽,洪沛,閆樂,等.基于FC的航電數據加載服務系統的設138

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