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航电多协议通用系统的设计 项目制

预估8000元
项目类型:其他
预估工时: 10天
工作方式:全程坐班
开工时间:2021-10-08

需求描述

航电多协议通用转换系统设计方案
在航电通信中因装备不同,通信方式多样,本系统主要目的是建立通信枢纽中心。可根据具体需求,通过配置通信通道,快速切换数据通信走向。在此基础上可根据系统性能进行本地数据分析或异地数据分析。
一、硬件系统结构
航电通信转换系统以工控机为主体,根据通信端口类型,加载1553B 板卡、RS422板卡、ARINC429板卡、AFDX光纤反射内存板卡,通过数据枢纽调度软件进行数据通信控制。硬件系统结构如下图:

1、 工控主机(基本配置)
CPU:4代 Intel® Core i7。
内存:8GB。
硬盘:1T固态硬盘(或磁盘阵列);由数据量和数据库选型决定。
2、 1553B板卡
实现1553B数据总线通信,单功能(支持3种工作模式:1个BC、0-31个RT和1个BM,不可同时工作)、多功能(支持3种工作模式:1个BC、0-31个RT和1个BM,可同时多工作模式),2通道(每通道为A,B双冗余1553B通道),1553B数据总线通讯速率标准为1Mbps。
3、 RS422板卡
高速工业串口卡,8通道,每通道支持RS422,波特率最高可选10Mbps,每通道磁隔离。
4、 AFDX板卡
AFDX网络通信的接口设备,实现AFDX网络数据帧的收发,支持UDP/IP以及ICMP协议,实现AFDX网络通信协议栈功能,符合ARINC664标准。双余度或两个独立的10/100M 可配置AFDX端口,符合ARINC664协议,具有AFDX数据帧收发能力
5、 ARINC429板卡
实现ARINC429数据总线通信,8路收、发通道,波特率支持标准12.5K,48K(或50 K),100K,支持总线模式(穿行)和编码模式
6、 光纤反射内存板卡
光纤反射内存卡1路接收、1路发射,光纤高速网络2.125GHz;动态包长,每隔包4到1M个字节;光纤有效网络带宽50MByte/s;多模管线节点距离300M,单模光纤节点距离10KM。
7、 系统外形设计
系统主机外形目前设计采用4U标准工控机箱,如下图:

二、软件系统结构
系统核心功能在于支持多协议的通用配置协议转换。通过对RS422、光纤、AFDX、ARINC429、1553B通信协议进行解析,提出通用架构,通过可视化界面灵活配置方式解决协议无缝转发和数据采集。思路为,当设备的一个接口接收到数据,按用户配置界面的设置来解包,分析后存入转换数据库,再根据用户的调度配置信息,选择转换协议并匹配新网络协议,通过数据调度模块完成输出协议格式的处理和封包,最终转发至相应端口。同时根据实时接收数据进行采集和监测。
软件分为协议解析层、数据库、应用层,结构如下图:

软件系统结构
1、 协议解析层
协议解析层对RS422、光纤反射内存、AFDX、ARINC429、1553B接口数据进行协议解析,解析后数据存入数据库,同时根据调度软件要求转发至相应端口。
2、 数据库
数据库主要存储三类信息,包括用户对输入和输出协议选择的配置信息库,协议转发的应用数据和设备接口监测信息数据等,性能设计考虑因素是数据量和实时性。
3、 应用层
应用层分为调度配置软件、数据调度软件和数据分析软件。调度配置软件可灵活配置数据走向和相应协议转换。数据调度软件根据调度配置要求高效率转发数据。数据分析软件可以根据用户需要从数据库中读取相关数据进行分析。
三、系统功能设计
1)系统特点
本系统特点在于灵活,在硬件系统构建中,硬件端口具有一定冗余量,根据用户需求,可适当增加通信板卡。在软件结构中,PC端软件升级/更新更易实现。
目前方案是按照单机结构设计,若数据量大、通信频率速率高,则可采用磁盘阵列存取数据,调度配置软件和数据调度软件运行于一台工控机,数据分析独立运行于一台工控机,采取分布式处理方案,提高实时性。
本系统做为数据测试前期方案,具有灵活扩充性、适应性,在被测系统端口、数据确定后,可使用嵌入式方案,使系统小型化、固定化。
2)协议转化软件设计

根据系统要求,通过对各个接口电气特性和数据协议的深入分析,应用工程需求,整体思路是将各个接口输入转化为以太网协议,并通过DDS协议转化后与仿真系统到达互联。也可以将仿真系统DDS协议的数据按各个协议转化后输出。

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