机载通用数据加载工具软件的设计和实现

2023年12月11日发(作者：高中运动会解说词)

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2021年第42卷 第3期软 件SOFTWARE2021Vol. 42, No.3设计研究与应用机载通用数据加载工具软件的设计和实现陈宁 吴云 陈福 王佳明（航空工业西安航空计算技术研究所，陕西西安 710068）摘　要：航电系统的综合化和模块化程度越来越高，机载网络技术也日趋复杂，一方面这使得航电系统中的加载数据的数量急剧增多，另一方面，对数据加载的质量提出了更高的要求，目前的数据加载软件已无法满足要求。通过分析数据加载工具件实现和验证。结果表明，该机载通用数据加载工具具有良好的配置性和通用性，且能够保证数据一致性和安全性。关键词：航电系统；机载数据通信；数据加载中图分类号：V243;TP311.52 文献标识码：A

软件的需求，采用分层设计的方法设计了系统的总体结构逻辑。阐述了主机端软件和目标机端软件的设计思路，并且进行了软DOI：10.3969/.1003-6970.2021.03.031本文著录格式：陈宁,吴云,陈福,等.机载通用数据加载工具软件的设计和实现[J].软件,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 confi 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 verifi cation are carried out. The results show that the airborne

0 引言下的软件规模越来越大，数量也越来越多，在研制和使存在数据一致性缺少保证、通用性差等问题，给软件开发人员和外场维护人员带来了极大的不便。因此，开发主机端随着综合模块化航空电子的发展，复杂IMA架构[1]一种通用性强的、能保障数据完整一致的、支持快速批量固化的加载工具十分必要。针对这些问题，本文对加载工具的需求进行分析，以通用性为目标，设计总体架构，提供针对全系统的批量并行数据加载能力，支持串持多种加载协议。设计了加载文件的版本管理和操作日志管理。通过多种方式保证系统的通用性和易用性。目标机端串口以太网AFDX通信通信……通信用维护过程中需要快速、安全的在线加载工具软件的需求已日益突出。而当前使用的在线加载工具种类繁多，口、以太网、AFDX[2-3]等多种类型的数据总线协议，支……

PC机PC-ES仿真卡通用加载工具通信介质数据烧写消息同步及数据接收作者简介：陈宁（1993―），女，陕西西安人，研究生硕士，助理工程师，研究方向：机载软件，软件工程化。图1 通用数据加载工具设备组成图Fig.1 General data loading tool equipment composition diagram驻留应用陈宁 吴云 陈福等：机载通用数据加载工具软件的设计和实现1概述备，可通过标准串口、以太网、机载网络AFDX等网络成图如图1所示。1.1 功能需求通用数据加载工具是地面开发调试和升级保障设机端软件采用分层分析[5]，分为用户层、界面层、协议网络连接。端机主具工载加据数用通用户层层和网络层，层次结构如图2所示。目标机端软件为驻进行软件和配置数据的升级。通用数据加载工具设备组通用数据加载工具软件的主要功能需求如下：议、ARINC615A-2、ARINC615A-3协议参数等多种格式文件的加载。[4]留在目标机中的驻留应用。主机端和目标机端之间通过管理员地址空间规划账号管理开发者日志显示外场人员网络配置配置管理数据加载功能。支持多种加载协议，如串口加载协等；支持应UI层数据加载层议协ARNC 615A层络网AFDX以太网串口其它接口抽象接口自定义传输协议用软件、配置数据、操作系统、可编程逻辑、系统工作

场权限三种权限。其中管理员/开发者拥有软件所有操数据文件的加载功能。信息保护功能。设置管理员权限、开发者权限和外作权限，外场权限只能进行待加载数据文件导入以及对节点拓扑信息，从而显示整个目标机的网络构成。管理。网络拓扑识别与显示。能够自动识别目标机的目标操作日志。提供加载日志和系统操作日志两种日志可靠性保证。通过传输过程的CRC校验和加载文图2 通用数据加载工具的逻辑结构图Fig.2 Logic structure of general data loading tool目标机目标机目标机3 主机端软件设计3.1 系统工作流程件的MD5校验功能保证加载过程的可靠性和一致性。1.2 接口需求协议的设置、用户权限管理、目标机网络拓扑管理、数管理员、开发者的工作场景按流程上可分为六个阶主机端软件主要完成配置文件的管理、加载方式和用户登录、编辑配置表、加载数据包的制作、Flash于设备使用人员进行各项工程、任务操作及实时显示；段：系统需要提供串口接口、以太网接口、AFDX驱动接口空间地址规划、网络连接配置、加载，如图3所示。等用于主机端与被加载的设备间的通信。口和加载控制接口。配置文件接口用于待加载数据管控制接口用于实现加载的设备选择、状态检测、过程控制等。2 系统物理架构设计（2）内部软件接口包括配置文件接口、加载协议接其工作流程如图4所示。3.2 配置表设计（1）系统需要提供人机界面接口，人机界面接口用通用数据加载工具软件的主要接口需求：据加载等工作。为了保护数据安全以及防止破坏系统重要区域的数据，根据不同用户权限可分为两种工作流程。员事先编辑好的配置表，然后选择加载项，进行加载，为了适应多种场景，设计了包含多种信息的配置表，外场人员没有配置表的编辑权限，只能导入开发人理。加载协议接口用于实现加载协议的加卸载。加载配置文件的内容包括系统名（如IPC）、模块名、待加Flash加载地址、加载协议、加载方式和通信配置信息。为了能在多模块使用配置表数据，设计了以下数据FLASH地址空间规划析，将通用数据加载工具的系统结构按层进行分类。工开始用户登录编辑配置表制作加载数据包通过对机载通用数据加载工具的系统需求进行分载的二进制文件名、待加载的二进制文件的物理地址、模型对配置表数据进行转化和存储，该数据模型用于权网络连接配置加载结束具主要分为主机端软件和目标机端软件两部分。其中主图3 管理员和开发人员工作流程Fig.3 Workfl ow of administrators and developers开始用户登陆导入配置表选择加载项加载结束图4 外场人员工作流程Fig.4 Outfi eld staff workfl ow111第42卷 第3期软 件SOFTWARE限管理、Flash地址空间规划、网络拓扑图、数据加载模块。图6 Flash地址空间规划视图Fig.6 Flash address space planning view2、ARINC615A-3：本系统支持的传输协议。3.3 网络拓扑设计况，设置网络拓扑模块。根据当前IMA系统的结构，每个系统中可包含多个模块，每个模块中可包含多个节节点的关系。每个计算节点都有可能包含加载需求，在

为了直观的展现目标机端网络结构和网络配置情点。网络拓扑图展示当前主机端和目标机中多个模块、网络拓扑图上可显示当前节点部署的软件及其属性（含烧写地址、MD5、烧写时间、版本）以及目标机驻留软件版本信息。局域网中发送UDP广播包，当局域网中的目标机节点备置为在线状态。网络拓扑模块可用来获取目标机节点状态。通过向收到数据包后，返回应答消息，则网络拓扑模块将该设3.4 Flash地址空间规划图5中的数据模型包含以下节点：是否在线、网络配置等信息；名、文件烧写地址等信息；可规划区域的位置和大小；所使用的传输协议；图5 数据模型Fig.5 Data model作系统、系统引导程序等关键程序，为了对目标机的关该功能用于管理每个目标机Flash地址的读写权限，其中权限共有三种（只读、只写、可读可写）。目标机的Flash中存在关键数据区，一般固化着操键数据区进行数据保护，设计了Flash地址空间规划。管理员或者开发者需提前设定目标机Flash地址空NodeModel：目标机节点类，包括目标机的ID、FileModel：待加载文件模型类，包括待加载文件FlashModelFlash：地址空间规划模型类：FlashEntry：烧写区Flash规划项；ProtectEntry：系统预留Flash规划项，包含系统Connection：网络通信抽象接口，获取网络通信ARINC664、SerialPort、Ethernet：为Protocal：传输协议抽象接口，包含多种命令，如CustomSerial、CustomEthernet、ARINC 615A-112间的可分配范围，之后才可在该范围内进行地址空间规Flash结束地址、Flash地址权限、备注信息。图6所示为某个目标机节点的Flash地址空间规划视图。4 目标机端软件设计功能：划，每个规划项需包含4个输入项：Flash起始地址、目标机端软件是部署在目标机上的应用。设计以下串口通信功能：主机端与目标机端可通过串口通信，并可接受主机端请求、接受文件列表信息和数据文件，还需要负责向主机端返回操作结果、主机端已加载进度等状态信息。ARINC664网络、串口通信和以太网通信；查找、加载、备份、恢复等命令；文件信息、目标机端驻留软件版本号和文件下载/烧写太网通信的能力。其他功能与串口相同。以太网通信功能：具备使主机端与目标机端通过以陈宁 吴云 陈福等：机载通用数据加载工具软件的设计和实现通过以AFDX网络通信的能力。其他功能与串口相同。据，以此达到主机端对目标机的管理。件传输完整并且未被篡改。ARINC-664通信功能：具备使主机端与目标机端请求处理：目标机端接收到主机端请求后需要解析数据文件MD5校验：目标机完成数据文件的接收

请求，并根据不同的请求内容执行相应的操作或返回数后，需要对数据文件进行MD5校验，以确保该数据文准，能够对其所描述的LSAP文件进行解析，并根据解析出来的信息更新目标机文件。LSAP文件解析：目标机需要支持ARINC665标文件烧写：支持对接收到的多种格式的文件进行烧写。日志记录：目标机通过日志记录驻留软件的运行信图7 通用数据加载工具主界面Fig.7 Main interface of general data loading tool

息，日志内容包括：当前时间、日志等级、日志位置和日志详情。5 通用数据加载工具软件实现通用数据加载工具软件主页面如图7所示。络拓扑图显示界面，区域3为操作日志显示区。将配置表信息完善后，加载数据包和Flash地址空间规划完成后，进行网络配置，配置界面如图8所示。加载协议，测试结果如表1所示。网络配置设置完成后，进行数据加载。选取了串从表1可看出，工具可实现多种方式多种加载协议其中区域1为配置表显示和编辑界面，区域2为网口、以太网、AFDX三种通信介质，测试了对应的多种下的加载需求。满足多种应用场景，具有良好的通用性。通信介质串口通信协议6 结语图8 网络配置界面Fig.8 Network confi guration interface表1 通用数据加载工具加载测试结果Tab.1 Load test results of general data loading tool单个文件加载测试方式本文首先介绍了通用数据加载工具的功能需求和接测试结果通过串口通信协议ARINC-615A-2单节点多个文件串行加载多模块多节点并行加载单个文件加载单节点多个文件串行加载多模块多节点并行加载单个文件加载单节点多个文件串行加载多模块多节点并行加载单个文件加载单节点多个文件串行加载多模块多节点并行加载单个文件加载单节点多个文件串行加载多模块多节点并行加载单个文件加载通过，但加载速度慢通过，并行加载效率高通过，并行加载效率高通过，并行加载效率高通过，并行加载效率高通过，并行加载效率高通过，传输速度快通过通过，传输速度快通过通过，传输速度快通过通过，传输速度快通过通过，传输速度快以太网ARINC-615A-3自定义以太网通信协议ARINC-615A-2ARINC-615A-3AFDX······

下转第���页113第42卷 第3期软 件SOFTWARE而有效提升档案数据化管理工作成效。2.3培养人才，提升素质以改进，确保档案数据信息资源供给质量，形成覆盖范围更广的档案服务网络格局。当前我们已经迈入了一个全新的时代，数字时代的档案管理人员应注重对自身的技能水平进行不断提升。档案机构应重视开展专项化的培训，做到对培训内容的切实创新，以实现与时俱进，同步推进。档案机构在对即增加数据化管理内容，包括先进的信息技术，即大数培训形式的多样性，要能够从组织成规模的会议、管理经验交流活动等，帮助管理工作人员增长见识，充实管理经验体系。在科学与充分培训的前提下，在更多新技据自身经验对管理内容、管理方式等进行调整，从而能够充分发挥出人才在档案价值发挥中的引领作用。2.4创新手段，升级发展基于数字化时代对档案管理工作提出的全新要求，3结语来临奠定了档案数据化管理工作的稳固根基，在此背景下，档案管理工作必然朝着智能化和数字化的方向发发展战略进行全面了解，由此研判档案管理工作的发展方向，制定档案管理工作的现代化发展规划。国家、政的意识，共同商讨，在不断实践中丰富经验。档案管理出发，即加大投入、完善制度、培养人才、信息管理与程，实现档案管理工作的可持续发展。参考文献府和基层机构应形成合力，并分别意识到在档案数据化管理工作中自身可能存在的问题，具备较强的解决问题工作人员在进行具体的数据化管理时，可以从以下方面服务改善这五个角度，全面推进档案数据化管理工作进管理人员进行培训时，还应注重对培训内容进行更新，展。作为档案管理工作人员，要能够对当前国家的相关据技术、云计算技术等。在进行具体的培训时，应注重术的支持下，档案管理工作人员将逐渐认识到档案数据化管理的必要性与现实性，也更加能够在管理过程中根模式进行创新，以保证档案本身的作用真正被发挥出来。在创新档案服务模式时，档案管理人员应首先对数据信息进行深度挖掘，在大数据技术下，档案数据的自容进行调整，形成全新的档案数据内容服务体系，从而实现对档案知识服务框架的优化。在创新服务方面，应用户新需求的满足感。在具体创新时，则要从信息检索大数据时代下，管理工作人员应注重对当前的服务[1] 徐松.数字时代档案数据化管理问题研究[J].山西档案,2020

(2):142-145.[2] 陈雪燕,于英香.从档案管理走向档案数据管理:大数据时代下的档案管理范式转型[J].山西档案,2019(5):24-32.[J].中国档案,2018(8):60-61.[3] 杨来青.大数据背景下档案信息资源挖掘策略与方法研究[4] 张鸿艳.大数据背景下人事档案信息资源建设的现状与进路研究:基于档案数据管理视角[J].山西档案,2019(10):81-86.125-127.[5] 畅静萍.创新管理模式 发展藏区档案事业[J].攀登,2011(1):

身价值可以被分类，并可以在创新应用视角下对档案内确保具备层级完善的档案管理组织结构，政府应提倡信息高度公开，不断提高档案信息对用户的个性化服务与方式、档案利用模式以及个性化信息服务方式等方面加······

上接第���页口需求，然后使用分层分析，设计了系统的物理结构。计研究[J].航空电子技术,2017,48(4):20-26.介绍了工具的主机端软件设计和目标机端软件设计和实有良好的通用性。参考文献现方案，最后验证了工具的多种加载场景，表明工具具证[J].电光与控制,2020,27(1):17-20.[3] 张军才,茹伟,胡宇凡.机载近距数据通信系统方案设计和验[4] 王晓华,李斌,杨媛媛.航空电子数据加载中间件的设计与实现[J].航空计算技术,2020,50(5):103-106.成都:电子科技大学,2020.[5] 杨渊.基于MBSE的民机数据加载系统建模及模型验证[D].[1] 褚文奎,张凤鸣,樊晓光.综合模块化航空电子系统软件体系结构综述[J].航空学报,2009,30(10):1912-1917.[2] 王羽,洪沛,闫乐,等.基于FC的航电数据加载服务系统的设138

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