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AFDX协议/ARINC664中文版（第七部分）.pdf
目录
1 引言
1.1 本文档的目的
1.2 范围
1.3 文档的组织
1.3.1 ARINC 664 规范，飞机数据网络
1.4 相关的文档
1.4.1 本文档与其它ARINC 标准的关系
1.4.2 与工业标准的关系
1.4.3 RTCA 和EUROCAE 文档
1.5 文档的优先性
1.6 调整许可
2 概述
2.1 比较模型
2.2 交换式以太网网络
2.3 可扩展性
2.4 次序完整性
2.5 故障性能
2.6 交换
2.7 系统性能
3 端系统规范
3.1 引言
3.1.1 ES 识别标记
3.2 介质访问控制（MAC）层的互操作性与确定性
3.2.1 虚拟链路
3.2.2 流/流量控制
3.2.3 调度
3.2.4 端系统性能
3.2.4.1 时延
3.2.4.2 MAC 约束
3.2.4.3 抖动
3.2.5 MAC 寻址
3.2.5.1 MAC 目的地址
3.2.5.2 MAC 源地址
3.2.6 冗余概念
3.2.6.1 顺序号与发送端系统
3.2.6.2 顺序标号与接收端系统
3.2.6.2.1 完整性检查
3.2.6.2.2 冗余管理
3.3 IP 层和IP 层以上的互操作性
3.3.1 航空电子服务
3.3.1.1 通信端口
3.3.1.1.1 航空电子采样服务
3.3.1.1.1.1 发送
3.3.1.1.1.2 接收
3.3.1.1.2 航空电子队列服务
3.3.1.1.2.1 发送
3.3.1.1.2.2 接收
3.3.1.2 SAP 端口
3.3.1.2.1 为兼容网络提供服务
3.3.1.2.2 SAP 端口错误管理
3.3.1.2.3 文件传输服务
3.3.1.3 子虚拟链路
3.3.2 简单文件传输协议的例子
3.3.3 ES 通信协议栈
3.3.3.1 ES 的MAC 协议定制
3.3.3.2 ES 的IP 协议定制
3.4 网络级别的互操作
3.4.1 编址
3.4.1.1 引言
3.4.1.2 无分片的AFDX 帧结构
3.4.1.3 端到端（End-to-end）通信的标识
3.4.1.3.1 AFDX 内部通信
3.4.1.3.2 AFDX 与外网通信
3.4.1.4 IP 寻址格式
3.4.1.4.1 IP 源地址
3.4.1.4.2 目的IP 地址
3.4.1.5 AFDX 通信端口，SAP 和UDP/TCP 寻址格式
3.4.1.5.1 AFDX 通信端口
3.4.1.5.2 SAP 端口
3.4.1.5.3 SAP 和AFDX 通信端口号的分配
4 .0 交换机规范
4.1 基本概念
4.1.1 过滤与管制功能概述
4.1.1.1 管制与过滤参数
4.1.1.2 帧过滤
4.1.1.3 流量管制
4.2 过滤与管制功能
4.2.1 帧过滤
4.2.2 流量管制
4.3 （空缺）
4.4 交换功能
4.5 交换机ES 功能
4.5.1 概述
4.5.2 寻址策略
4.6 监视功能
4.7 配置文件
4.7.1 引言
4.7.2 Default_Configuration_Table
4.7.2.1 默认物理端口
4.7.2.2 默认接收配置
4.7.2.3 默认发送配置
4.7.3 现场可加载配置表：OPS_Configuration_File
4.7.3.1 EndSystem_Configuration_Table （（交换机）端系统的配置表）
4.7.3.2 Filtering_Policing_and_Forwarding_Configuration_Table（过滤管制与转发配置表）
4.8 操作模式
4.8.1 概述
4.8.2 INIT
4.8.2.1 初始化顺序
4.8.2.2 Ground_Condition
4.8.3 OPS: 操作模式
4.8.4 DL：数据加载模式
4.8.5 SHOP（可选）
4.8.6 PASSIVE
4.8.7 QUIET（寂静模式）
4.9 数据加载
4.9.1 数据加载的一般要求
4.9.2 配置识别
4.9.2.1 交换机配置的定义
4.9.2.2 交换机上电配置识别
4.9.3 数据加载器IP 地址
4.10 管脚编程
4.10.1 管脚编程过程
4.10.1.1 读取管脚编程的恰当的时机
4.10.1.2 奇偶校验与处理
4.10.2 管脚编程的列表
4.10.2.1 位置编码
4.11 性能特征
4.11.1 通用特性
4.11.2 物理层特性
4.11.3 处理能力
5 .0 系统问题
5.1 性能
附件1 数据格式
1-1 .0 引言
1-1.1 以太网二进制位/字节的次序
1-1.2 抽象和传递句法
1-1.2.1 抽象句法
1-1.2.2 传递句法
1-2 .0 原语数据元素
1-2.1 有符号长整型——Signed_32
1-2.2 有符号双倍长度整型——Signed_64
1-2.3 浮点型
1-2.3.1 标准精度浮点型—— Float_32 - IEEE754
1-2.3.2 双精度浮点型——Float_64－IEEE754
1-2.4 布尔型
1-2.4.1 标准布尔型
1-2.4.2 逐位打包布尔型（Bin-Wise Packed Boolean）
1-2.5 字符串
1-2.6 非透明（Opaque）数据
1-2.6.1 固定长度非透明数据
1-2.6.2 可变长度非透明数据
1-3 .0 消息结构
1-3.1 隐式和显式消息/端口号
1-3.2 数据对齐
1-3.3 备用和填充
1-3.4 功能数据集
1-3.4.1 功能状态集
1-3.4.2 数据集
1-3.5 整体消息结构
1-3.6 消息设计的指导方针
1-4 .0 FDS示例定义
1-4.1 AFDX消息结构定义
1-4.2 消息格式举例
附录 A 一个端系统标识的例子
附录 B ARINC 429 的AFDX 格式指南
附录 C 网络术语
附件 D 服务到协议的映射
飞机数据网络
第 7 部分
航空电子全双工交换式
以太网（AFDX）网络
AIRCRAFT DATA NETWORK
PART 7
AVIONICS FULL DUPLEX SWITCHED
ETHERNET (AFDX) NETWORK
ARINC 664 part 7 规范
（翻译稿）
ARINC SPECIFICATION 664P7
PUBLISHED: June 27, 2005
航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络
目录
1 .0 引言....................................................................................................................................................1
1.1 本文档的目的......................................................................................................................................1
1.2 范围.....................................................................................................................................................1
1.3 文档的组织 .........................................................................................................................................1
1.3.1 ARINC 664 规范，飞机数据网络.....................................................................................................................1
1.4 相关的文档 .........................................................................................................................................1
1.4.1 本文档与其它 ARINC 标准的关系...................................................................................................................1
1.4.2 与工业标准的关系 ...........................................................................................................................................2
1.4.3 RTCA 和 EUROCAE 文档.................................................................................................................................2
1.5 文档的优先性......................................................................................................................................2
1.6 调整许可 .............................................................................................................................................2
2 .0 概述....................................................................................................................................................3
2.1 比较模型 .............................................................................................................................................3
2.2 交换式以太网网络 ..............................................................................................................................4
2.3 可扩展性 .............................................................................................................................................6
2.4 次序完整性 .........................................................................................................................................6
2.5 故障性能 .............................................................................................................................................6
2.6 交换.....................................................................................................................................................6
2.7 系统性能 .............................................................................................................................................6
3 .0 端系统规范.........................................................................................................................................7
3.1 引言.....................................................................................................................................................7
3.1.1 ES 识别标记 ......................................................................................................................................................8
3.2 介质访问控制（MAC）层的互操作性与确定性.................................................................................8
3.2.1 虚拟链路 ..........................................................................................................................................................8
3.2.2 流/流量控制......................................................................................................................................................8
3.2.3 调度..................................................................................................................................................................9
3.2.4 端系统性能.....................................................................................................................................................11
3.2.4.1 时延.........................................................................................................................................................11
3.2.4.2 MAC 约束 ................................................................................................................................................13
3.2.4.3 抖动.........................................................................................................................................................14
3.2.5 MAC 寻址 .......................................................................................................................................................14
3.2.5.1 MAC 目的地址.........................................................................................................................................15
3.2.5.2 MAC 源地址.............................................................................................................................................15
3.2.6 冗余概念 ........................................................................................................................................................16
3.2.6.1 顺序号与发送端系统...............................................................................................................................19
3.2.6.2 顺序标号与接收端系统...........................................................................................................................20
3.3 IP 层和 IP 层以上的互操作性.............................................................................................................22
3.3.1 航空电子服务.................................................................................................................................................22
3.3.1.1 通信端口 .................................................................................................................................................23
I
ARINC 664 part 7 规范
3.3.1.2 SAP 端口..................................................................................................................................................24
3.3.1.3 子虚拟链路..............................................................................................................................................25
3.3.2 简单文件传输协议的例子 ..............................................................................................................................27
3.3.3 ES 通信协议栈 ................................................................................................................................................28
3.3.3.1 ES 的 MAC 协议定制...............................................................................................................................29
3.3.3.2 ES 的 IP 协议定制....................................................................................................................................29
3.4 网络级别的互操作 ............................................................................................................................29
3.4.1 编址................................................................................................................................................................29
3.4.1.1 引言.........................................................................................................................................................29
3.4.1.2 无分片的 AFDX 帧结构..........................................................................................................................29
3.4.1.3 端到端（End-to-end）通信的标识..........................................................................................................33
3.4.1.4 IP 寻址格式..............................................................................................................................................34
3.4.1.5 AFDX 通信端口，SAP 和 UDP/TCP 寻址格式........................................................................................35
4 .0 交换机规范.......................................................................................................................................38
4.1 基本概念 ...........................................................................................................................................38
4.1.1 过滤与管制功能概述......................................................................................................................................38
4.1.1.1 管制与过滤参数 ......................................................................................................................................38
4.1.1.2 帧过滤 .....................................................................................................................................................39
4.1.1.3 流量管制 .................................................................................................................................................39
4.2 过滤与管制功能 ................................................................................................................................41
4.2.1 帧过滤 ............................................................................................................................................................41
4.2.2 流量管制 ........................................................................................................................................................42
4.3 （空缺） ...........................................................................................................................................43
4.4 交换功能 ...........................................................................................................................................43
4.5 交换机 ES 功能 .................................................................................................................................44
4.5.1 概述................................................................................................................................................................44
4.5.2 寻址策略 ........................................................................................................................................................44
4.6 监视功能 ...........................................................................................................................................44
4.7 配置文件 ...........................................................................................................................................45
4.7.1 引言................................................................................................................................................................45
4.7.2 Default_Configuration_Table ............................................................................................................................46
4.7.2.1 默认物理端口..........................................................................................................................................46
4.7.2.2 默认接收配置..........................................................................................................................................46
4.7.2.3 默认发送配置..........................................................................................................................................46
4.7.3 现场可加载配置表：OPS_Configuration_File ................................................................................................47
4.7.3.1 EndSystem_Configuration_Table （（交换机）端系统的配置表）...........................................................47
4.7.3.2 Filtering_Policing_and_Forwarding_Configuration_Table（过滤管制与转发配置表） .............................48
4.8 操作模式 ...........................................................................................................................................48
4.8.1 概述................................................................................................................................................................48
4.8.2 INIT.................................................................................................................................................................49
4.8.2.1 初始化顺序..............................................................................................................................................49
4.8.2.2 Ground_Condition.....................................................................................................................................50
4.8.3 OPS: 操作模式................................................................................................................................................50
II
航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络
4.8.4 DL：数据加载模式 .........................................................................................................................................51
4.8.5 SHOP（可选）................................................................................................................................................51
4.8.6 PASSIVE..........................................................................................................................................................52
4.8.7 QUIET（寂静模式）.......................................................................................................................................52
4.9 数据加载 ...........................................................................................................................................53
4.9.1 数据加载的一般要求......................................................................................................................................53
4.9.2 配置识别 ........................................................................................................................................................53
4.9.2.1 交换机配置的定义 ..................................................................................................................................53
4.9.2.2 交换机上电配置识别...............................................................................................................................53
4.9.3 数据加载器 IP 地址 ........................................................................................................................................53
4.10 管脚编程 .........................................................................................................................................53
4.10.1 管脚编程过程 ...............................................................................................................................................54
4.10.1.1 读取管脚编程的恰当的时机 .................................................................................................................54
4.10.1.2 奇偶校验与处理 ....................................................................................................................................54
4.10.2 管脚编程的列表 ...........................................................................................................................................54
4.10.2.1 位置编码 ...............................................................................................................................................54
4.11 性能特征 .........................................................................................................................................54
4.11.1 通用特性.......................................................................................................................................................54
4.11.2 物理层特性...................................................................................................................................................54
4.11.3 处理能力.......................................................................................................................................................54
5 .0 系统问题 ..........................................................................................................................................56
5.1 性能...................................................................................................................................................56
附件 1 数据格式....................................................................................................................................... 58
1-1.0 引言 ..................................................................................................................................................58
1-1.1 以太网二进制位/字节的次序 ...................................................................................................58
1-1.2 抽象和传递句法.......................................................................................................................59
1-1.2.1 抽象句法 .....................................................................................................................................................59
1-1.2.2 传递句法 .....................................................................................................................................................59
1-2.0 原语数据元素 ...................................................................................................................................60
1-2.1 有符号长整型——Signed_32 ...................................................................................................61
1-2.2 有符号双倍长度整型——Signed_64 ........................................................................................61
1-2.3 浮点型......................................................................................................................................61
1-2.3.1 标准精度浮点型—— Float_32 - IEEE754..............................................................................................61
1-2.3.2 双精度浮点型——Float_64－IEEE754...................................................................................................62
1-2.4 布尔型......................................................................................................................................62
1-2.4.1 标准布尔型.............................................................................................................................................62
1-2.4.2 逐位打包布尔型（Bin-Wise Packed Boolean） ......................................................................................62
1-2.5 字符串......................................................................................................................................63
1-2.6 非透明（Opaque）数据 ...........................................................................................................63
1-2.6.1 固定长度非透明数据..............................................................................................................................63
1-2.6.2 可变长度非透明数据..............................................................................................................................64
1-3.0 消息结构...........................................................................................................................................64
III
ARINC 664 part 7 规范
1-3.1 隐式和显式消息/端口号...........................................................................................................64
1-3.2 数据对齐 ..................................................................................................................................65
1-3.3 备用和填充 ..............................................................................................................................66
1-3.4 功能数据集 ..............................................................................................................................66
1-3.4.1 功能状态集.............................................................................................................................................67
1-3.4.2 数据集 ....................................................................................................................................................69
1-3.5 整体消息结构...........................................................................................................................70
1-3.6 消息设计的指导方针................................................................................................................70
1-4.0 FDS 示例定义 ...................................................................................................................................71
AFDX 消息结构定义................................................................................................................71
1-4.1
1-4.2 消息格式举例...........................................................................................................................71
附件 2 IP/ICMP, UDP 和 TCP 定制条款 ............................................................................................... 74
附录 A 一个端系统标识的例子.............................................................................................................. 104
附录 B ARINC 429 的 AFDX 格式指南 .................................................................................................. 105
附录 C 网络术语................................................................................................................................... 109
附件 D 服务到协议的映射..................................................................................................................... 111
IV
航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络
1 .0 引言
1.1 本文档的目的
定义本文档的用意在于定义一个确定性网络：航空电子全双工交换式以太网（Avioics Full Duplex
Switched Ethernet, AFDXTM）。AFDXTM是空中客车（Airbus）公司拥有的一个商标，它被允许在文档中
使用。本文档还在AFDX语境下突出航空电子系统附加的性能需求。
本规范使：
· 系统集成者使用 AFDX 设计航空关键系统;
· 装置设计者设计出可以与 AFDX 互操作的设备。
1.2 范围
文档列出这些需求是为了规定可互操作的功能元素，它们是：
· 数据链路层：MAC, VL 寻址概念
· 网络层：IP, ICMP
· 传输层：UDP, TCP （可选）
· 网络应用层：Sampling, Queuing, SAP, TFTP 和 SNMP
本文档将被限于对上面列出的规范化协议的描述。
注释
系统设计者可能逐项地加入其他的协议（例如在网络应用层加入FTP协议），但并不保证AFDX兼
容的LRU（line replaceable unit，外场可替换单元）实现这个附加的协议。
这里没有定义物理层，但它可以采用在ARINC 664 Part 2中定义的任何解决方案。
这意味着任何AFDX兼容的LRU（包括交换机），只要遵循形状和装配的需求（由该系统具体决定，
未在本文档中定义），可以与任何AFDX网络连接。
1.3 文档的组织
1.3.1 ARINC 664 规范，飞机数据网络
ARINC 664规范定义安装于飞机上的以太网数据网络。它被发展为多个部分，列举如下：
Part 1 – 系统概念和概况
Part 2 – 以太网物理层和数据链路层
Part 3 – 基于因特网的协议与服务
Part 4 – 基于因特网的地址分配与编号
Part 5 – 网络互连服务和功能元件
Part 6 – 保留
Part 7 – 航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络
Part 8 – 上层服务
1.4 相关的文档
1.4.1 本文档与其它 ARINC 标准的关系
当使用本规范提供的能力开发航空电子系统和子系统标准时，它们应该通过引用合并本规范中的条
款。对于本规范的引用应该确保是本规范最近的版本。与本规范有关系的其他ARINC文档被列出如下：
ARINC Specification 653: 航空电子应用软件标准接口（Avionics Application Software Standard
Interface）
1
ARINC 664 part 7 规范
ARINC Specification 615A: 使用以太网接口的软件数据加载器（Software Data Loader using
Ethernet Interfaces）（应为ARINC Report 615A——译者注）
ARINC Specification 665: 可加载的软件标准（Loadable Software Standards）（应为ARINC Report
615A——译者注）
1.4.2 与工业标准的关系
IEEE 802.3标准2000年版，被本规范作为一个完整的部分考虑，并认为是需要阅读的。在本文档中，
当引用到这个标准，标题简化为 “IEEE 802.3”。
1.4.3 RTCA 和 EUROCAE 文档
RTCA和EUROCAE文档发展适用于航空电子装置、系统和处理过程的最小操作性能标准（Minumum
Operational Performance Standards, MOPS）。下列RTCA和EUROCAE文档的最新版本适合于本规范：
RTCA DO-160/EUROCAE ED-14：在本文档中是机载装置的环境条件和测试过程，当引用这个标
准，标题简化为“DO-160”。
RTCA DO-254：机载电子硬件的设计保证指南（Design Assurance Guidance for Airborne Electronic
Hardware）。
RTCA DO-178B：机载电子软件的设计保证指南（Design Assurance Guidance for Airborne Electronic
Software）。
1.5 文档的优先性
本规范基于IEEE Std 802.3。本规范的理念是只在以下情况下定义对于IEEE 802.3的条款的改变，这
些情况是：航空环境或使用者的意图与IEEE802.3的规定冲突；或者是必须通过对实现限定可用的选项
以消除模糊的状况。本规范的内容被限定于描述这些变化和选项的限制，在本规范与可应用的ISO或
IEEE标准发生冲突的时候，本规范应该具有优先性。
1.6 调整许可
本标准的实施将要遇到所有可应用的调整需求。迫切要求制造商得到对于这样的调整的所有可能的
信息。这些信息不包含在本规范中，也不能从ARINC公司得到。
2
航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络
2 .0 概述
飞机数据网络已在本标准其它部分被描述，它被描述为应用IP寻址和相应的传输协议的IEEE 802.3
以太网的一个定制版本。第7部分描述的是这种网络的一个子集，在这一部分中，服务质量（quality of
service, QoS），其中包括及时地传送，是极为重要的。
AFDX网络是一种定制网络的一种特殊的情况。确定性网络可以与某个更宽范围的定制网络通信，
并且可以推广到经过路由器或网关与某个兼容的网络通信。图2-1描绘了这种网络层次。对于更多的信
息——关于如何使网络服务到网络协议映射的具体情况，参见附录C。
通常，控制系统，特别是航空电子系统，依赖于以实时的方式从源端到接收器传送完整的和最新的
数据。对于安全关键性系统，“实时”通信链路是必需的。
确定性网络
定制网络
兼容网络
（IEEE 802.3 和 IP）
图 2-1 网络层次结构
2.1 比较模型
作为定时问题之间的比较，以太网与传统的飞机总线的比较是有帮助的。在下面的例子中，如图2-2
所示，假设顺序传送的消息不发生出错/重传。
Ts
Tm
Tr
LRU a
（源）
LRU b
（源）
LRU c
（接收器）
LRU d
（接收器）
图 2-2 ARINC 429 总线
在这个例子中，参数如下：
Ts = 通过源端系统（end system, ES）的传送时延
Tm = 消息定时（长度÷带宽）
Tr = 通过接收器端系统的传送时延
以及总时延，L，即：
L=Ts+Tm+Tr
3
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