摘要：AFDX總線技術(shù)是目前航空機載設(shè)備交換式網(wǎng)絡(luò)的代表，也是近年來大型飛機航空機載設(shè)備首選的總線通信網(wǎng)絡(luò)。為了實現(xiàn)某設(shè)備AFDX總線主要功能和性能檢測，簡要介紹了AFDX總線技術(shù)的基本原理與通信特點，通過使用VC++6．0軟件技術(shù)在工控機上集成了AFDX端系統(tǒng)測試功能，并給出了該技術(shù)在AFDX端系統(tǒng)上的測試結(jié)果。
關(guān)鍵詞：AFDX；端系統(tǒng)；測試技術(shù)；VC++6．0

    AFDX全稱為航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)(Avionics Full Duplex Switched Ethernet)，它是為在航空電子系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換而定義的一種協(xié)議標準，是基于ARINC 429和1553B基礎(chǔ)之上的一種總線通信協(xié)議規(guī)范(ARINC664 Part7)。隨著大飛機項目引入國內(nèi)，各種基于AFDX總線技術(shù)的設(shè)備研制正加速展開，雖然國外對AFDX總線技術(shù)有著較為成熟和系統(tǒng)的測試技術(shù)，但僅限于物理層和網(wǎng)絡(luò)層，如何實現(xiàn)機載設(shè)備的功能和性能測試成為國內(nèi)目前AFDX研究的主要領(lǐng)域。

1 AFDX主要特點
    現(xiàn)代電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，對飛機的機載數(shù)據(jù)總線技術(shù)提出了更高的要求。AFDX網(wǎng)絡(luò)通過對傳統(tǒng)的以太網(wǎng)技術(shù)進行改進，憑著其可虛鏈路技術(shù)，雙冗余管理，通信網(wǎng)絡(luò)延遲的可確定性等優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)通信性能，已成為新一代航空電子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。AFDX網(wǎng)絡(luò)源于以交換機為核心的交換式以太網(wǎng)，它與典型的以太網(wǎng)有著類似的組成和通信模式，但是由于其誕生之時起就面向航空電子設(shè)備，所以AFDX總線有著高安全性、確定性和可靠性，并形成了ARINC 664系列的相關(guān)標準。
1．1 虛鏈路技術(shù)
    在航電系統(tǒng)，AFDX終端一定需要通過一個VL進行數(shù)據(jù)幀的交換，可以說VL是AFDX的通信基礎(chǔ)。Virtual Link(虛擬鏈路)是一個概念上的通信通道，每個VL都定義了一個邏輯上單向的連接，即從一個源端系統(tǒng)到一個或多個目的端系統(tǒng)。每一個VL在邏輯上是互相隔離的，而且每個VL都有專門的帶寬保證，多個VL的數(shù)據(jù)傳輸在有效的帶寬內(nèi)相互不影響，AFDX虛鏈路示意圖如圖1所示。

    由于航空機載設(shè)備要求通信的即時性和可靠性，為了避免在同一物理連接上不同虛鏈路之間的碰撞與干擾，AFDX總線技術(shù)引入了一種限制機制，從通信協(xié)議上控制了數(shù)據(jù)流，即通過限制每個虛鏈路上AFDX數(shù)據(jù)幀的傳輸速率和每個AFDX數(shù)據(jù)幀的大小。
1．2 冗余容錯技術(shù)
    一個典型的AFDX端系統(tǒng)之間，必定有兩條獨立的物理路徑即ESA和ESB，這兩個ES終端組成了AFDX總線的數(shù)據(jù)傳輸途徑，如圖2所示，每幀數(shù)據(jù)都會從源ES終端同時通過兩路物理路徑傳輸?shù)侥康腅S終端，目的ES終端接收到第一個有效的幀后，立刻會上傳給應用程序處理；當目的ES終端一旦接收到一個有效數(shù)據(jù)幀后，后面相同順序號的幀就會被丟棄。

1．3 流速／流量控制技術(shù)
    在ES終端的數(shù)據(jù)幀傳輸過程中，每個VL的數(shù)據(jù)幀傳輸速率和數(shù)據(jù)幀長度是受到AFDX系統(tǒng)應用者的規(guī)劃AFDX網(wǎng)絡(luò)配置表靜態(tài)控制的。VL的流速／流量與BAG(Bandwidth Allocation Gap)、JITTER以及數(shù)據(jù)幀的最大長度(Lmax)相關(guān)。
1．4 區(qū)分數(shù)據(jù)服務
    由于航空網(wǎng)絡(luò)中對不同種類的數(shù)據(jù)服務的實時性和確定性有著不同的要求，一種是航空網(wǎng)絡(luò)中事件性質(zhì)數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)必須保證每條傳輸?shù)竭_，一種是航空網(wǎng)絡(luò)中周期性數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)只需保存最新狀態(tài)即可。針對此要求，AFDX網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)服務區(qū)分為采樣和隊列。前者數(shù)據(jù)幀長度小于或等于VL的最大長度，支持組播或單播，舊的信息將隨時被新的信息覆蓋；后者數(shù)據(jù)幀長度最大為8 KB，在發(fā)送和接收過程中采用FIFO方式管理信息。

2 AFDX測試系統(tǒng)組成
    本次試驗的核心目的是實現(xiàn)在VC++6．0圖形界面下，通過商用的AFDX仿真板卡和AFDX網(wǎng)絡(luò)交換機，實現(xiàn)遠程對某型帶AFDX總線端系統(tǒng)設(shè)備的功能測試與性能測試。這次試驗使用的硬件資源主要包括AFDX網(wǎng)絡(luò)交換機、某型帶AFDX總線ES端系統(tǒng)設(shè)備、帶AFDX仿真卡的工控計算機，網(wǎng)線若干根，軟件包括VC++6．0軟件、AFDX仿真板卡驅(qū)動和API函數(shù)，AFDX網(wǎng)絡(luò)配置表。試驗的連接方式如圖3所示。

3 AFDX測試過程
    由于AFDX網(wǎng)絡(luò)具有靜態(tài)配置的特點，所以該AFDX總線測試系統(tǒng)硬件連接到位后，需要進行以下步驟進行AFDX終端收發(fā)測試：
    (1)設(shè)置AFDX終端發(fā)送方式，即為單一方式或冗余方式；
    (2)AFDX終端發(fā)送速率設(shè)置；
    (3)設(shè)置AFDX終端發(fā)送端口目的IP地址和源IP地址；
    (4)設(shè)置發(fā)送VL號和子VL號；
    (5)定義UDP源端口號和目的端口號；
    (6)定義AFDX終端的PORT ID號。
    通過以上方式來配置AFDX終端的網(wǎng)絡(luò)配置表，這樣就可以確定并配置好整個AFDX終端的發(fā)送網(wǎng)絡(luò)。在控制計算機的接收端，通過VC++ 6．0軟件編制的AFDX網(wǎng)絡(luò)收發(fā)測試程序，也需要通過與以上過程類似的網(wǎng)絡(luò)表配置。
    經(jīng)過上述的方法將AFDX終端測試系統(tǒng)搭建完成后，可以通過運行相關(guān)程序，實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的收發(fā)測試，其中按照ARINC 664 Part7標準對AFDX端系統(tǒng)進行多項的內(nèi)容測試，具體測試內(nèi)容如表1所示。

4 測試結(jié)果
    最終經(jīng)過運行VC++6．0軟件編制的AFDX網(wǎng)絡(luò)收發(fā)測試程序，對AFDX端系統(tǒng)的各項指標進行了測試，測試結(jié)果如圖4和圖5所示，此AFDX端系統(tǒng)的功能和性能指標都經(jīng)過了嚴格的測試。

5 結(jié)語
    通過本文介紹基于AFDX仿真卡的AFDX總線端系統(tǒng)測試技術(shù)，不僅能夠成功地測試AFDX網(wǎng)絡(luò)端系統(tǒng)，而且可以進一步對航空設(shè)備的通信功能和性能進行針對性測試，能夠更方便和準確地服務于航空設(shè)備的各級檢測。