一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换机及交换方法技术

本发明专利技术公开了一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换机，包含正常转发的交换结构、监控交换结构和监控配置表，监控交换结构包含2N个监控输入端口和2个数据监控输出端口，监控输入端口分别连接交换机的N个输入端口和正常转发的交换结构的N个输出端口，监控输入端口根据监控配置表对输入输出数据监控并加上监控标识转发至2个数据监控输出端口。本发明专利技术不影响AFDX交换机的正常交换，还可以对AFDX交换机输入输出端口的数据进行监控。

【技术实现步骤摘要】
一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换机及交换方法
本专利技术涉及航空电子
，特别是涉及AFDX交换机。
技术介绍
根据ARINC664规范，AFDX交换机与商用以太网交换机主要有以下几点不同：1)支持基于虚拟链路（VirtualLink，简称VL）的单播和组播；2)支持基于虚拟链路的流量控制策略；3)支持基于虚拟链路的两种优先级设置；4)支持基于端口的数据缓冲空间大小配置；5)交换机的交换过程具有确定的可预计延迟时间；6)拥有一个符合AFDX规范的终端接口。这些不同之处决定了AFDX交换芯片的交换结构与商用交换芯片的交换结构不完全相同。首先商用交换芯片的路由表变成了固定的虚拟链路配置表，路径选择要根据虚拟链路信息实现单播和多播功能，其次AFDX交换芯片添加了基于虚拟链路的流量策略控制和优先级机制。同时AFDX交换芯片交换结构的设计要保证帧在传递过程中具有可确定的延时。如何能够实时监控交换机的输入输出数据，就必须在交换引擎中加入相应的数据监控设计，同样可以采用共享存储方式来实现数据的监控。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的专利技术目的在于提供一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换机，实现正常的数据交换和监控数据隔离；可以监控被正常交换过滤的帧；为监控数据帧增加时间戳和错误类型。本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案来实现：一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换机，包含正常转发的交换结构，所述正常转发的交换结构包含N个输入端口、N个输出端口和参数配置表，负责根据参数配置表中的参数进行数据过滤，将正常的数据的转发，还包含监控交换结构和监控配置表，负责监控数据的转发和过滤，所述监控交换结构包含2N个监控输入端口和2个监控输出端口，监控输入端口分别连接交换机的N个输入端口和正常转发的交换结构的N个输出端口，监控输入端口根据监控配置表对输入输出数据监控并加上监控标识转发至2个监控输出端口。优选地，所述监控交换结构还包含：串-并转换模块:将监控输入端口的串行以太网数据转换为并行数据输入到监控共享存储器；并-串转换模块：将监控共享存储器中的并行数据转换为串行以太网数据输出；时钟分片单元：提供供监控共享存储控制器对2N个监控输入端口和2个监控输出端口进行时间片轮询访问的定时周期；监控共享存储控制器：按时钟片对监控共享存储器进行轮询访问；监控空地址指针队列：监控共享存储器中空地址的管理；多播计数单元：多路转发时的计数控制；监控输出队列、监控输出队列调度器：完成监控输出队列数据的调度工作。优选地，所述监控配置表中定义的监控参数有：监控状态：是否需要监控；监控速度：10M、100M；监控模式：虚拟链路监控或端口监控；监控输入端口：需要监控的输入端口号；监控输出端口：需要监控的输出端口号；监控VL：表示需要监控的VL。优选地，所述正常转发的交换结构还包含存储控制器、共享存储器、空闲地址指针队列、输出队列调度器；存储控制器用于对输入端发出请求以时钟片轮询的方式做出仲裁，从空闲地址指针队列中取出一个空地址，将数据写入这个空地址所指向的共享存储器空间，并将这个空地址和其他相关信息写入对应输出端口的输出队列中；输出队列调度器以时钟片轮询的方式从每一个输出端口非空的输出队列中读出被缓存的帧的存储地址和其他信息，根据存储地址从共享存储器空间中读出帧数据并向输出端口发送。本专利技术的另一目的在于提供一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换机的交换方法，包含以下步骤：A）交换机的输入数据在进入交换机的时候同时输入正常转发的交换结构的输入端口和监控交换结构的监控输入端口；B）对进入正常转发的交换结构的数据根据参数配置表进行过滤，将错误帧丢弃，正常数据进行存储转发输出到输出端口及监控输入端口；C）监控输入端口解析输入数据的信息并提取出虚拟链路号，根据该虚拟链路号通过监控交换结构与CPU的接口读取监控配置表，读入监控参数，判断该数据是否需要被监控；D），根据参数配置表和监控配置表判断数据帧的转发信息和数据帧的错误信息并添加到数据帧中；E）监控数据输入监控交换结构存储转发；F）监控交换结构的监控输出端口负责为输出数据添加附加信息帧尾和附加CRC，信息帧尾包含输入输出标识、输入端口信息、输出端口信息、错误帧错误类型标识、时间戳信息。优选地，所述步骤E中监控数据输入监控交换结构存储转发包含以下步骤：E.1)、在监控输入端口，当有数据帧到来时，监控输入端口发出请求，监控共享存储控制器以时钟片轮询的方式做出仲裁;E.2)、获得控制权的监控输入端口从监控空闲地址指针队列中取出一个空地址，将数据帧写入这个空地址所指向的监控共享存储器空间，以及在多播计数单元的相应位置写入多播的扇出个数；E.3）、根据数据帧的转发信息将这个空地址和其他相关信息写入对应监控输出端口的监控输出队列中；E.4）、在监控输出端口，监控输出队列调度器同样以时钟轮询的方式从每一个监控输出端口非空的监控输出队列中读出被缓存的数据帧的存储地址和其他信息，根据存储地址从监控共享存储器中读出数据帧以及从多播计数单元中读出多播计数个数并减一向监控输出端口发送，当多播计数个数不为0时，则继续向监控输出端口发送该数据帧，当多播计数个数为0时，表明该监控共享存储区对应的所有多播扇出都被正常转发后，将该监控共享存储区地址送入空地址指针队列中。优选地，所述步骤B的正常数据进行存储转发包含以下步骤：B.1、当输入端有数据帧到来时，输入端发出请求，存储控制器以时钟片轮询的方式做出仲裁；B.2、获得控制权的输入端从空指针队列中取出一个空地址，将数据帧写入这个空地址所指向的共享存储器空间，并将这个空地址和其他相关信息写入对应输出端口的输出队列中；B.3、在输出端，输出队列调度器同样以时钟轮询的方式从每一个端口非空的输出队列中读出被缓存的帧的存储地址和其他信息，根据存储地址从共享存储器中读出帧数据并向输出端口发送。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于有利于监控AFDX交换机网络中的传送信息并分析，基于共享存储结构的AFDX交换引擎的数据监控设计方法可实时监控交换机收发数据，作为AFDX交换芯片中数据监控的核心关键技术，本专利技术适用范围广，可被广泛用于现有国内外军/民用飞机航电总线的研发，具有显著的市场前景和经济效益。附图说明图1是本专利技术一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换机的结构图；图2是基于共享存储器的正常数据的交换结构框图；图3是基于共享存储器的监控交换结构框图；图4是交换机监控参数表配置具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。从图1中可以看出交换机中有两个交换结构，一个是正常转发的交换结构，一个是监控交换结构。正常转发的交换结构负责正常数据的转发和过滤，监控交换结构负责监控数据的转发。正常转发的交换结构和监控交换结构是隔离的。交换机的输入数据在进入交换机的时候相当于进行了数据拷贝，拷贝的数据接入监控交换结构的输入端口。对于正常转发的交换结构，它有24个输入端口和24个输出端口；对于监控交换结构，它有48个监控输入端口和2个数据监控输出端口。监控交换结构的其中24个监控输入端口的输入就是交换机的外部输入的拷贝数据，另24个监控输入端口的输入是正常转发的交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换机，包含正常转发的交换结构，所述正常转发的交换结构包含N个输入端口、N个输出端口和参数配置表，负责根据参数配置表中的参数进行数据过滤，将正常的数据的转发，其特征在于交换机还包含监控交换结构和监控配置表，负责监控数据的转发和过滤，所述监控交换结构包含2N个监控输入端口和2个监控输出端口，监控输入端口分别连接交换机的N个输入端口和正常转发的交换结构的N个输出端口，监控输入端口根据监控配置表对输入输出数据监控并加上监控标识转发至2个监控输出端口。

【技术特征摘要】
1.一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换机，包含正常转发的交换结构，所述正常转发的交换结构包含N个输入端口、N个输出端口和参数配置表，负责根据参数配置表中的参数进行数据过滤，将正常的数据的转发，其特征在于交换机还包含监控交换结构和监控配置表，负责监控数据的转发和过滤，所述监控交换结构包含2N个监控输入端口、2个监控输出端口，串-并转换模块、并-串转换模块、时钟分片单元、监控共享存储控制器、监控空地址指针队列、多播计数单元和监控输出队列调度器；2N个监控输入端口：分别连接交换机的N个输入端口和正常转发的交换结构的N个输出端口，根据监控配置表从交换机的N个输入端口和正常转发的交换结构的N个输出端口调取数据,并加上监控标识转发至2个监控输出端口；串-并转换模块:将监控输入端口的串行以太网数据转换为并行数据输入到监控共享存储器；时钟分片单元：提供供监控共享存储控制器对2N个监控输入端口和2个监控输出端口进行时间片轮询访问的定时周期；监控共享存储控制器：按时钟片对监控共享存储器进行轮询访问；监控空地址指针队列：监控共享存储器中空地址的管理；多播计数单元：多路转发时的计数控制；监控输出队列调度器：完成监控输出队列数据的调度工作；并-串转换模块：将监控共享存储器中的并行数据转换为串行以太网数据输出至监控输出端口；2个监控输出端口：将输出队列中的数据转换为AFDX协议格式输出。2.根据权利要求1所述的一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换机，其特征在于所述监控配置表中定义的监控参数有：监控状态：是否需要监控；监控速度：10M、100M；监控模式：虚拟链路监控或端口监控；监控输入端口：需要监控的输入端口号；监控输出端口：需要监控的输出端口号；监控VL：表示需要监控的VL。3.根据权利要求1所述的一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换机，其特征在于所述正常转发的交换结构还包含存储控制器、共享存储器、空闲地址指针队列、输出队列调度器；存储控制器用于对输入端发出请求以时钟片轮询的方式做出仲裁，从空闲地址指针队列中取出一个空地址，将数据写入这个空地址所指向的共享存储器空间，并将这个空地址和其他相关信息写入对应输出端口的输出队列中；输出队列调度器以时钟片轮询的方式从每一个输出端口非空的输出队列中读出被缓存的帧的存储地址和其他信息，根据存储地址从共享存储器空间中读出帧数据并向输出端口发送。4.根据权利要求1所述的一种支持AFDX协议交换引擎的数据监控的交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈磊，高磊，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：