[發(fā)明專利]基于vxworks操作系統(tǒng)的ARINC429通信冗余方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910023264.8
• 申請日: 2009-07-10
• 公開（公告）號: CN101604270A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 相征;苑峰;萬娟;湯書苑;劉校偉;齊佩漢
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06F11/16
• 分類號: G06F11/16;G06F9/46
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到實時系統(tǒng)的通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種基于vxworks的ARINC429通信冗余方法。

背景技術(shù)

Vxworks操作系統(tǒng)是美國Winder?River公司于1983年設(shè)計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)，系統(tǒng)在提供高效實時多任務(wù)的同時提供了良好的伸縮性，即系統(tǒng)的主要部件都可以按照應(yīng)用的要求進行增加或刪減。

ARINC429是一種航空航天專用串口通信總線協(xié)議。由于ARINC429本身傳輸信息的高速以及可靠性，它已作為一種通用的串行傳輸總線標準應(yīng)用于幾乎所有飛機的航電系統(tǒng)中。但飛機上各種環(huán)境因素，如抖動、高低溫、濕度以及來自其他設(shè)備的電磁干擾，都會降低ARINC429傳輸信息的可靠性，所以針對ARINC429的高效可靠通信變得十分重要，而冗余技術(shù)是提高通信系統(tǒng)可靠性的最有效的方法之一。

目前，通信系統(tǒng)中常采用的最簡單有效的一種冗余技術(shù)就是硬件冗余技術(shù)，例如在《雙總線方式下的串口通信技術(shù)》一文中提到的“雙總線結(jié)構(gòu)”，是通過故障檢測設(shè)備來檢測故障，從而實現(xiàn)通信冗余，該方法存在以下技術(shù)瓶頸：(1)當(dāng)硬件檢測電路自身出現(xiàn)故障時，不能監(jiān)視主從通道的狀態(tài)，也無法完成主從通道的自動切換功能；(2)由于需要設(shè)計硬件電路，通信系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)復(fù)雜化了，引入了附加的不可靠的因素。

又如在《航空ARINC429總線通信的余度設(shè)計》一文中提到“信息余度的設(shè)計與實現(xiàn)”，是通過循環(huán)冗余校驗(CRC)實現(xiàn)的ARINC429通信冗余，該方法雖然克服了硬件冗余的缺點，但是編碼較為復(fù)雜，增加了鏈路的負荷。

另外實時系統(tǒng)的通信技術(shù)領(lǐng)域中實時性是一個重要的要求，上述提到的冗余方法都在一定程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和設(shè)計的難度，從而必然會降低系統(tǒng)的實時性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述已有冗余技術(shù)的種種缺陷，提供一種基于vxworks操作系統(tǒng)的ARINC429通信冗余方法，以降低硬件和編碼的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)實時性。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：

(1)在上位機和CPU之間建立起兩條獨立通信的ARINC429通訊通道，進行周期為period的周期通信；任選一條通訊通道作為主通道A，且為默認的通信通道，選另外一條通道B作為備用通道；

(2)在操作系統(tǒng)vxworks的編程環(huán)境下調(diào)用庫函數(shù)taskSpawn()創(chuàng)建基于操作系統(tǒng)vxworks的周期為periodT的周期任務(wù)PCDeal，以接收發(fā)送和處理上位機數(shù)據(jù)；創(chuàng)建第一環(huán)形緩沖區(qū)RingAId和第二環(huán)形緩沖區(qū)RingBId分別用來存放接收到主通道A和備用通道B的數(shù)據(jù)；

(3)按如下步驟編寫一個通道選擇函數(shù)Choose429()：

3a)在操作系統(tǒng)vxworks的編程環(huán)境下調(diào)用操作系統(tǒng)vxworks中對環(huán)形緩沖區(qū)的操作函數(shù)rngNBytes()，分別獲取環(huán)形緩沖區(qū)RingAId和RingBId中的字節(jié)數(shù)；

3b)創(chuàng)建全局變量NA作為第一計數(shù)器，對同時發(fā)生的RingAId中字節(jié)數(shù)為0和RingBId中字節(jié)數(shù)不為0這種情況的次數(shù)計數(shù)；創(chuàng)建全局變量NB作為第二計數(shù)器，對RingAId和RingBId中字節(jié)數(shù)都為0這種情況發(fā)生的次數(shù)計數(shù)；若RingAId和RingBId中字節(jié)數(shù)都不為為0，則判斷RingAId中字節(jié)數(shù)是否大于RingAId中字節(jié)數(shù)，如果是就采用備用通道B，否則采用主通道A；若同時發(fā)生RingAId中字節(jié)數(shù)不為0和RingBId中字節(jié)數(shù)為0這種情況，則采用主通道A；

3c)選擇一個門限N，進行異常檢測，若第一計數(shù)器NA的值大于這個門限，則判定主通道A異常，切換為備用通道B，否則跳回步驟3a)，完成函數(shù)Choose429()的編寫；若第二計數(shù)器NB的值大于這個門限，則判定兩個通道都異常，CPU不接收數(shù)據(jù)，進入安全工作模式，否則跳回步驟3a)，完成函數(shù)Choose429()的編寫。

(4)按如下步驟執(zhí)行由步驟(2)中創(chuàng)建的任務(wù)PCDeal：

4a)在每次接收數(shù)據(jù)前先調(diào)用步驟(3)中的通道選擇函數(shù)Choose429()選擇通道；

4b)調(diào)用操作系統(tǒng)vxworks中對環(huán)形緩沖區(qū)的操作庫函數(shù)rngBufGet()，讀取該通道環(huán)形緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，以完成對數(shù)據(jù)的接收。

在步驟(1)中，主通道A和備用通道B的工作時序和傳輸數(shù)據(jù)完全相同，且B通道處于熱備份狀態(tài)。

在步驟(2)中，基于操作系統(tǒng)vxworks的任務(wù)PCDeal是通過查詢的方式來接收上位機數(shù)據(jù)的周期任務(wù)，可以根據(jù)實時性要求來改變該任務(wù)的周期periodT。