CN103731421B - 基于以太网的arinc429总线数字仿真通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：定义ARINC429协议字；步骤二：定义应用层ARINC429仿真协议；步骤三：利用步骤一和步骤二的定义在以太网仿真模拟ARINC429协议消息传送。本发明在一个以太网通道上可以仿真2个设备间的ARINC429消息的收、发，利用以太网通信的双工特性，可以在2个方向上分别方针ARINC429的发送或接收。

Description

基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法
技术领域
本发明涉及一种通信方法，具体涉及一种基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法。
背景技术
ARINC429总线规范，是专门为航空电子系统通信规定的航空工业标准，以单工方式进行通信。在飞机系统集成验证一般会采用HIL验证方式，但在飞机系统需求验证和确认阶段一般采用纯数字仿真方式，这个时候航空电子系统之间的A429总线通讯方式，就需要一种有效的仿真方式代替，基于以太网的ARINC429协议仿真通信方式是一种非常有效的选择，它不仅连接灵活、传输速率高，而且可以方便的将数字仿真设备（计算机）连接起来。
以太网UDP协议通信过程，如图1所示，设备1与设备2之间的UDP通信数据组包、发送、传输、接收、解包的过程。
在飞机需求阶段，测试与验证一般都是通过纯数字仿真来完成的，针对ARINC429的通信协议，在HIL的测试方案中一般都是采用ARINC429的IO卡或仿真卡来实现通信过程，但在纯数字仿真过程中这种方法不太实用，成本也高。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：定义ARINC429协议字；
步骤二：定义应用层ARINC429仿真协议；
步骤三：利用步骤一和步骤二的定义在以太网仿真模拟ARINC429协议消息传送。
前述的基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法，其特征在于，所述ARINC429协议字包括ARINC429消息label号、发送设备IP、发送端口号、接收设备IP、接收端口号、发送频率。
前述的基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法，其特征在于，所述ARINC429协议字采用结构体存储。
前述的基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法，其特征在于，所述步骤二包括：利用以太网UDP通信协议来定义应用层ARINC429仿真协议。
前述的基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法，其特征在于，所述步骤二包括：按照ARINC429协议定义实现BNR、BCD、离散量的消息定义和协议字的组包解包过程。
前述的基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法，其特征在于，所述步骤三包括：基于以太网ARINC429消息发送过程和基于以太网ARINC429消息接收过程。
前述的基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法，其特征在于，所述基于以太网ARINC429消息发送过程包括：
步骤3a1：在发送端计算机加载ARINC429协议字定义；
步骤3a2：配置ARINC429消息工程值；
步骤3a3：调用ARINC429协议字定义将工程值构建ARINC429协议字组包；
步骤3a4：建立一个UDP传输协议的连接套接字；
步骤3a5：为套接字绑定本地的IP地址和一个通信端口号；
步骤3a6：将ARINC429协议字发送到接收端计算机。
前述的基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法，其特征在于，所述基于以太网ARINC429消息接收过程包括：
步骤3b1：在接收端计算机加载ARINC429协议字定义；
步骤3b2：配置ARINC429消息工程值；
步骤3b3：调用ARINC429协议字定义将工程值构建ARINC429协议字组包；
步骤3b4：建立一个UDP传输协议的连接套接字；
步骤3b5：为套接字绑定本地的IP地址和一个通信端口号；
步骤3b6：接收步骤3a6发送的含有ARINC429协议字的以太网UDP包；
步骤3b7：调用ARINC429协议字定义将ARINC429协议字解析成工程值；
步骤3b8：获取ARINC429工程值。
本发明的有益之处在于：本发明在一个以太网通道上可以仿真2个设备间的ARINC429消息的收、发，利用以太网通信的双工特性，可以在2个方向上分别方针ARINC429的发送或接收。
附图说明
图1是现有的以太网UDP协议通信过程；
图2是本发明基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法的流程图；
图3是本发明基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法的通信过程图；
图4是本发明基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法步骤三的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
参照图2所示，本发明为达到在以太网上仿真ARINC429的通信过程我们利用UDP的应用数据域来组成ARINC429的协议字，利用UDP的源端口、目的端口来仿真代表ARINC429协议字的发送端和接收端，如图2和图3所示。本发明是利用以太网UDP通信协议的特点，在应用层上定义了一套基于ARINC429协议的以太网应用层协议。能够达到在一个以太网通道上实现多通道的ARINC429消息收发。
本发明的主要部份是利用UDP通信协议，定义了一套基于ARINC429协议的应用层协议，使用UDP通信协议的特点来模拟仿真ARINC429的通信过程。本方法实现过程：
一、定义ARINC429协议字
在以太网通道上定义出有哪些ARINC429消息在上面传输，采用结构体存储，定义如下
表一：ARINC429协议字及其存储形式
二、定义应用层ARINC429仿真协议
按照ARINC429协议定义可以实现BNR、BCD、离散量的消息定义和协议字的组包解包过程。
三、利用上面一、二步的定义在以太网仿真模拟ARINC429协议消息传送，如图4所示。
基于以太网ARINC429消息发送接收过程：
（一）发送端计算机
步骤3a1.加载ARINC429协议字定义：在发送端计算机加载ARINC429协议字定义，从而实现了ARINC429协议，包括BNR、BCD以及离散量消息格式的编解码。
步骤3a2.配置ARINC429消息工程值，即配置一个需要发送的ARINC429消息的工程值。
步骤3a3：调用ARINC429协议字定义将工程值构建ARINC429协议字组包；即构建ARINC429协议字组包。
步骤3a4：建立一个UDP传输协议的连接套接字；
具体通过附图4中的Socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)形式构建，Socket()为一个建立一个UDP传输协议的连接套接字函数，里面为连接套接字参数，具体构建方式参照现有技术，本发明不再展开。
步骤3a5：为套接字绑定本地的IP地址和一个通信端口号；具体通过附图4中的Bind(源IP，源port)形式构建，具体构建方式参照现有技术，本发明不再展开。这里的port即端口的意思，源port即源端口。
步骤3a6：将ARINC429协议字发送到接收端计算机；具体通过附图4中的Send(目标IP，目标port)形式构建，Send()即发送函数，括号内为ARINC429协议字，具体构建方式参照现有技术，本发明不再展开。
（二）接收端计算机
步骤3b1：在接收端计算机加载ARINC429协议字定义；本步骤类同发送端进行。
步骤3b2：配置ARINC429消息工程值；本步骤类同发送端进行。具体通过附图4中的Socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)形式构建，Socket（）即一个接收用函数，括号内为ARINC429消息工程值，具体构建方式参照现有技术，本发明不再展开。
步骤3b3：调用ARINC429协议字定义将工程值构建ARINC429协议字组包；本步骤类同发送端进行。
步骤3b4：建立一个UDP传输协议的连接套接字；本步骤类同发送端进行。
步骤3b5：为套接字绑定本地的IP地址和一个通信端口号；具体通过附图4中的Bind(源IP，源port)形式构建，具体构建方式参照现有技术，本发明不再展开。
步骤3b6：接收步骤3a6发送的含有ARINC429协议字的以太网UDP包；具体通过附图4中的Recv(源IP，源port)进行，Recv（）即一个接收用函数，具体构建方式参照现有技术，本发明不再展开。
步骤3b7：调用ARINC429协议字定义将ARINC429协议字解析成工程值；
步骤3b8：获取ARINC429工程值。获取后输出解析后的工程值。
由此，本发明利用以太网UDP协议仿真ARINC429通信过程，利用以太网UDP协议的端口号来仿真ARINC429通信的通道，利用UDP协议长数据域仿真ARINC429的高频通信过程。
由此，本发明实现如下优点：本发明在一个以太网通道上可以仿真2个设备间的ARINC429消息的收、发，即利用以太网通信的双工特性，可以在2个方向上分别方针ARINC429的发送或接收。本发明在一个以太网通道上可以仿真多个ARINC429的通道，即以太网UDP协议通信方式可以通过端口号来区分不同的消息通道，利用这个特点，一个端口号就可以当作是一路ARINC429的消息通道。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：定义ARINC429协议字；
步骤二：定义应用层ARINC429仿真协议；
步骤三：利用步骤一和步骤二的定义在以太网仿真模拟ARINC429协议消息传送；所述ARINC429协议字包括ARINC429消息label号、发送设备IP、发送端口号、接收设备IP、接收端口号、发送频率；所述ARINC429协议字采用结构体存储；
所述步骤二包括：利用以太网UDP通信协议来定义应用层ARINC429仿真协议；所述步骤二包括：按照ARINC429协议定义实现BNR、BCD、离散量的消息定义和协议字的组包解包过程；
所述步骤三包括：基于以太网ARINC429消息发送过程和基于以太网ARINC429消息接收过程；
所述基于以太网ARINC429消息发送过程包括：
步骤3a1：在发送端计算机加载ARINC429协议字定义；
步骤3a2：配置ARINC429消息工程值；
步骤3a3：调用ARINC429协议字定义将工程值构建ARINC429协议字组包；
步骤3a4：建立一个UDP传输协议的连接套接字；
步骤3a5：为套接字绑定本地的IP地址和一个通信端口号；
步骤3a6：将ARINC429协议字发送到接收端计算机。
2.根据权利要求1所述的基于以太网的ARINC429总线数字仿真通信方法，其特征在于，所述基于以太网ARINC429消息接收过程包括：
步骤3b1：在接收端计算机加载ARINC429协议字定义；
步骤3b2：配置ARINC429消息工程值；
步骤3b3：调用ARINC429协议字定义将工程值构建ARINC429协议字组包；
步骤3b4：建立一个UDP传输协议的连接套接字；
步骤3b5：为套接字绑定本地的IP地址和一个通信端口号；
步骤3b6：接收步骤3a6发送的含有ARINC429协议字的以太网UDP包；
步骤3b7：调用ARINC429协议字定义将ARINC429协议字解析成工程值；
步骤3b8：获取ARINC429工程值。
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