一种分层的星载设备指令通道寻址架构及方法与流程

1.本发明涉及航天器综合电子技术领域，具体涉及一种分层的星载设备指令通道寻址架构及方法。


背景技术：

2.航天器综合电子系统有多种设备，每种设备有不同的模块和接口，在型号研制过程中会涉及大量的指令设计、协议设计。传统设计有如下不足：
3.1)应用层功能与底层接口协议相互耦合，设备接口更改、位置更改、协议更改都会导致软件的大幅变化。
4.2)缺乏统一的设备命名机制，难以实现对设备及其接口的标准化访问。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种分层的星载设备指令通道寻址架构及方法，能够解决对设备及其接口实现分层次访问的问题。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种分层的星载设备指令通道寻址架构，包括应用管理层、应用支持层、传递层和亚网层。
7.应用管理层包括各管理类应用。
8.应用支持层包含星地操作接口、设备虚拟化业务以及设备访问业务；星地操作接口用于连接应用管理层各应用；设备虚拟化业务用于连接星地操作接口与设备访问业务；设备访问业务用于实现本地物理设备的访问。
9.传递层包含空间包协议，空间包协议依据空间包中的目的应用过程标识apid对空间包进行路由。
10.亚网层在星载链路中实现包业务和存储器访问业务，包业务用于用于在星载链路上传送数据包，存储器访问业务用于实现本地存储器的访问。
11.进一步地，应用管理层包括如下管理类应用：遥测管理应用、遥控管理应用、热控管理应用、能源管理应用、内务管理应用以及时间管理应用。
12.本发明另外一个实施例还提供了一种分层的星载设备指令通道寻址方法，采用上述架构进行星载设备指令通道寻址，具体过程如下：
13.步骤1、建立星载设备指令通道寻址架构的命名体系，包括应用管理层的命名、应用支持层的命名、传递层的命名和亚网层的命名。
14.步骤2、应用管理层根据要发送的星载设备指令，构造包括星载设备指令的pus设备指令分发业务遥控包，发往应用支持层的pus设备指令分发业务，pus设备指令分发业务包含在pus协议中。
15.步骤3、pus设备指令分发业务根据业务子类型提取数据区中的onoff指令通道号，解析得到虚拟设备标识和虚拟参数值标识，同时通过本地事务标识生成接口获得一个事务标识，发往设备虚拟化业务的写接口。
16.步骤4、设备虚拟化业务写接口查表得到物理设备标识和物理参数值标识，以及指令码，连同上层传来的事务标识，一起传递给设备访问业务写接口。设备访问业务写接口根据物理设备标识、物理参数值标识查表得到底层访问接口为空间包协议，生成空间包，发往空间包协议。
17.步骤5、空间包协议依据apid查路由表得到子网业务参数，包括下一跳子网链路标识、下一跳子网地址、qos、通道以及优先级。
18.将上述子网业务参数以及空间包发往包业务packet_send.request。
19.步骤6、包业务依据子网链路标识得知是存储器加载ml链路后发往ml汇聚；ml汇聚通过查设备驱动程序得知设备是否支持子网包业务，若通过ml口接收的设备不能识别子网包业务接口的协议格式，此时不支持分段，ml汇聚去掉空间包的主导头、副导头以及尾部校验和，依据下一跳子网链路标识得到设备驱动程序名，将数据传送至ml驱动程序发送；若支持包业务，则将子网包业务数据加上汇聚头后，送至ml驱动程序发送。
20.步骤7、ml驱动生成块写命令写入到arinc659总线芯片缓存后退出；arinc659芯片在时间窗口到后将数据发出到对应的指令模块，由对应的指令模块通过onoff指令通道发出。
21.进一步地，应用支持层的命名包括：
22.指令通道标识，用于标识某一个onoff指令及ml指令通道；
23.设备标识：用于标识某一个设备，包括虚拟设备标识vdid和物理设备标识pdid两种；
24.参数值标识：用于标识某一个设备中的某一类参数，包括虚拟参数值标识和物理参数值标识两类，分别与虚拟设备标识和物理设备标识配套使用。
25.进一步地，传递层的命名包括：
26.设备及主机网络地址：用于区分设备及主机的网络地址；设备有两种，一种为包业务设备，一种为存储器访问业务设备；对于通过本地存储器访问业务进行访问的设备，其网络地址统一为主机存储器访问业务的应用过程标识apid，设备具体位置通过存储器区域进行区分；传递层根据网络地址得知是本地存储器访问或远程存储器访问业务；对于通过包业务进行访问的设备，其网络地址为设备对应的apid。
27.进一步地，亚网层的命名包括：
28.子网链路标识，用于标识航天器内部的某一个子网。
29.子网设备逻辑地址，用于标识航天器内部的某一个子网中设备的逻辑地址。
30.设备物理地址，用于标识航天器内部的某一个子网中设备的物理地址。
31.驱动程序设备名，用于通过主版本号和从版本号标识设备驱动程序设备名。
32.有益效果：
33.1)一种分层的星载设备指令通道寻址架构，包括应用管理层、应用支持层、传递层和亚网层；应用支持层包含星地操作接口、设备虚拟化业务以及设备访问业务；星地操作接口用于连接应用管理层各应用；设备虚拟化业务用于连接星地操作接口与设备访问业务；设备访问业务用于实现本地物理设备的访问；传递层包含空间包协议，空间包协议依据空间包中的目的应用过程标识apid对空间包进行路由；亚网层在星载链路中实现包业务和存储器访问业务，包业务用于实现，存储器访问业务用于实现本地存储器的访问，该架构能够
解决对设备及其接口实现分层次访问的问题。
34.2)本发明提供的一种分层的星载设备指令通道寻址方法，通过构建分层次的命名体系，支持不同层次的协议变更、设备位置的变更、设备接口的变更，对用户仍然呈现统一的接口，用户在对设备进行访问时可以不用关心设备所使用的物理接口、采用的具体协议，只需要调用应用支持层的设备相关接口即可，可大幅提升用户的开发效率。
35.3)本发明提供的一种分层的星载设备指令通道寻址方法，通过统一星载设备以及指令通道的命名，进而实现地面对星载设备及其指令通道的标准化访问，实现相关遥控格式的标准化，促进软件的重用。
附图说明
36.图1为命名层次关系图；
37.图2为参数值标识转换关系示意图；
38.图3为指令发送数据流处理过程示意图。
具体实施方式
39.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
40.本发明提供了一种分层的星载设备指令通道寻址架构，如图1所示，包括应用管理层、应用支持层、传递层和亚网层。
41.应用管理层包括各管理类应用；应用管理层包括如下管理类应用：遥测管理应用、遥控管理应用、热控管理应用、能源管理应用、内务管理应用以及时间管理应用。
42.应用支持层包含星地操作接口、设备虚拟化业务以及设备访问业务；星地操作接口用于连接应用管理层各应用；设备虚拟化业务用于连接星地操作接口与设备访问业务；设备访问业务用于实现本地物理设备的访问。
43.传递层包含空间包协议，空间包协议依据空间包中的目的应用过程标识apid对空间包进行路由；
44.亚网层在星载链路中实现包业务和存储器访问业务，包业务用于用于在星载链路上传送数据包，存储器访问业务用于实现本地存储器的访问。
45.本发明另外一个实施例还提供了一种分层的星载设备指令通道寻址方法，该方法用于对星载设备及其指令通道进行统一寻址。以通过pus设备指令分发业务发送一个onoff指令tcs001为例，其具体过程如下：
46.步骤1、建立星载设备指令通道相关的命名体系，包括应用管理层、应用支持层、传递层和亚网层。如图1所示。
47.(1)应用支持层的命名包括：
48.(a)指令通道标识，用于标识某一个onoff指令及ml指令通道。
49.地面用户通过tcx001、tcx002、
…
tcx999表示不同分系统的指令。其中x标识分系统。
50.对onoff指令及ml指令通道标识规则定义如下：
51.表1onoff指令及ml指令通道标识规则
52.分系统标识对应onoff指令或ml指令通道编码
5bit11bit
53.(b)设备标识：用于标识某一个设备，包括虚拟设备标识(vdid)和物理设备标识两种(pdid)。将虚拟设备与物理设备统一编制，物理设备占用1～511,虚拟设备占用512～1023。
54.(c)参数值标识：用于标识某一个设备中的某一类参数，包括虚拟参数值标识和物理参数值标识两类，分别与虚拟设备标识和物理设备标识配套使用。
55.其中虚拟参数值标识通过tcx001、tcx002、
…
tcx999转换而来，取上述标识的001、002、
…
、999作虚拟为参数值标识。在设备虚拟化业务中需预存一张表，可将虚拟参数值标识转换为物理设备标识和物理参数值标识。假设tcs001表示smu中指令模块的第一路onoff指令，则一个转换示意图如图2所示。
56.(2)传递层的命名包括：
57.设备及主机网络地址：用于区分设备及主机的网络地址。设备有两种，一种为包业务设备，一种为存储器访问业务设备。对于通过本地存储器访问业务进行访问的设备，其网络地址统一为主机存储器访问业务的应用过程标识(apid)，设备具体位置可通过存储器区域进行区分。此时传递层可以根据网络地址得知是本地存储器访问或远程存储器访问业务。对于通过包业务进行访问的设备，其网络地址为设备对应的apid。
58.为了便于路由处理，apid划分规则如下：
59.表2apid划分规则-1
60.主机或设备区分标记设备标识1bit(为0)10bit
61.表3apid划分规则-2
62.主机或设备区分标记主机标识主机内进程或业务标识1bit(为1)5bit5bit
63.1)主机或设备区分标记，用于区分主机以及设备。为0表示是设备,1表示是主机。此处设备与主机的区别主要在于主机支持完整协议栈，设备只支持子网协议或者不支持协议。
64.2)对于设备标识的规定为：系统中的所有设备按照顺序分配。
65.3)对于主机标识的规定为：系统中的所有主机按照顺序分配。对于主机的apid进行分段是为了减少路由表的表项。
66.4)对于支持中间件协议栈的主机内进程或业务标识的规定为：应用层占用1～15，中间件占用16～31。0为保留值。对于不支持中间件协议栈的主机，0为保留值，其它由用户自行定义。
67.5)主机标识为0表示地面。
68.(3)亚网层的命名包括：
69.(a)子网链路标识：用于标识航天器内部的某一个子网，例如1553b总线、spacewire总线等。
70.(b)子网设备逻辑地址：用于标识航天器内部的某一个子网中设备的逻辑地址。
71.(c)设备物理地址：用于标识航天器内部的某一个子网中设备的物理地址
72.(d)驱动程序设备名
73.设备驱动程序设备名通过主版本号和从版本号标识。
74.步骤2、应用管理层根据要发送的星载设备指令，构造包括星载设备指令的pus设备指令分发业务遥控包，数据区中的onoff指令通道号设为tcs001，发往应用支持层的pus设备指令分发业务。
75.步骤3、pus设备指令分发业务接口根据业务子类型为1，提取数据区中的onoff指令通道号tcs001，解析得到虚拟设备标识(＝512)和虚拟参数值标识(＝0)，同时通过本地事务标识生成接口获得一个事务标识，发往设备虚拟化业务的写接口。
76.步骤4、设备虚拟化业务写接口查表得到物理设备标识(＝55)和物理参数值标识(＝0)，以及指令码，连同上层传来的事务标识，一起传递给设备访问业务写接口。设备访问业务写接口根据物理设备标识、物理参数值标识查表得到底层访问接口为空间包协议，生成空间包，其目的apid为55,发往空间包协议。
77.步骤5、空间包协议依据apid查路由表得到子网业务参数，包括下一跳子网链路标识(＝12，代表总线通信与时间同步模块，由该模块的ml接口发往指令模块)、下一跳子网地址(＝0)、qos、通道、优先级，将上述参数以及空间包发往包业务packet_send.request。
78.步骤6、包业务依据子网链路标识得知是ml链路后发往ml汇聚。ml汇聚通过查设备驱动程序得知设备是否支持子网包业务，若通过ml口接收的设备不能识别子网包业务接口的协议格式，此时不支持分段，ml汇聚去掉空间包的主导头、副导头以及尾部校验和，依据下一跳子网链路标识得到设备驱动程序名，将数据传送至ml驱动程序发送；若支持包业务，则将子网包业务数据加上汇聚头后，送至ml驱动程序发送。
79.步骤7、ml驱动生成块写命令写入到arinc659总线芯片缓存后退出。659芯片在时间窗口到后将数据发出到对应的总线通信与时间同步模块，由后者通过ml接口发往指令模块，再由指令模块通过对应的onoff指令通道发出。
80.综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。