本發明屬于嵌入式計算機的軟件維護技術，具體涉及一種基于ARINC659總線的中央維護裝置與方法。

背景技術：

嵌入式安全關鍵計算機系統，往往在一個機箱內使用多個處理器板。每個處理器板或者完成不同的功能以組合實現系統功能，或者使用完全同樣功能的處理器板并聯組成余度系統以滿足安全關鍵系統的安全性要求。不論哪種方式，都需要機箱內的處理器板之間能夠通過某種方式完成彼此之間信息的通訊。

ARINC 659背板數據總線(以后簡稱：ARINC 659總線)是基于時間觸發架構的雙-雙余度配置的容錯串行總線，其按照時間規劃表定義背板總線上每一個節點的總線發送時間，并規定發送節點的兩個BIU只有在同周期發送同樣數據的情況下，才能將數據傳送到目標節點，因此ARINC 659背板數據總線可以用作航空、航天、高鐵等安全關鍵領域的機箱內背板總線，為一個計算機系統的多個處理器節點之間，提供確定可靠的節點間通訊。

對于使用ARINC659背板總線的計算機系統，其各處理器節點軟件、邏輯的監控、維護升級，一般使用的是個處理器板通過串行接口或者網路接口與上位工控機連接，各計算機獨立進行升級的方式來完成。這種方式需要每個處理器板與上位工控機均形成連接，需要完成的物理拓撲連接復雜，且即使各處理器節點需要維護同樣的軟件、邏輯目標碼，也只能各節點依次順序完成，效率較差。相比之下，一種使用ARINC659總線的中央維護裝置與方法，可以極大程度的利用機箱內已有的背板總線資源，以非常簡單的連接方式，完成計算機系統內所有處理器節點的監控與維護。

技術實現要素：

本發明的目的是：對于使用ARINC659背板總線的計算機系統，充分利用其ARINC659背板總線的性能，利用簡單的物理交聯關系，實現計算機系統內所有處理器節點軟件、邏輯的監控、維護功能。

本發明的技術方案：

提供一種基于ARINC659總線的中央維護裝置，其特征在于，包括：ARINC659總線、被維護節點模塊、中央維護節點模塊、上位工控模塊、外部通訊總線；

所述的被維護節點模塊為基于ARINC659總線計算機系統中的節點模塊，所述節點模塊用來處理維護命令信息，并在收到維護命令信息后會向中央維護節點模塊發送響應信號；

所述的中央維護節點模塊，為掛在ARINC659總線上的處理器節點，該處理器節點能夠在通過外部通訊總線接收到上位工控模塊的維護服務命令后向掛在ARINC659總線上的被維護節點模塊轉發維護命令信息，并接收被維護的節點模塊的響應信號再轉發給上位工控模塊；

所述的上位工控模塊，通過外部通訊總線向中央維護節點模塊發送維護命令信息，并監控各節點模塊的狀態，顯示維護結果；

所述的ARINC659總線，為讓中央維護節點模塊和各被維護節點模塊可以互相收發數據的背板總線；

所述的外部通訊總線用于實現中央維護節點模塊與上位工控模塊之間的數據交互。

進一步的，所述的上位工控模塊的內部包括主通訊包解析封裝模塊和維護服務命令模塊，維護服務命令模塊的維護服務命令信息由主通訊包解析封裝模塊進行通訊包封裝，并發往中央維護節點模塊，再由主通訊包解析封裝模塊將中央維護節點模塊返回的通訊包進行解包處理，轉發給維護服務命令模塊來顯示結果；

每一個所述的需要被維護節點模塊內部都包括從通訊包解析封裝模塊和維護服務處理模塊；從通訊包解析封裝模塊在收到包數據后判斷該數據包是否為針對自身節點的有效數據包，如果是，則將數據包轉發給服務處理模塊進行處理，服務處理模塊處理后返回數據給從通訊包解析封裝模塊，再由從通訊包解析封裝模塊來完成數據通訊包的包格式封裝，服務處理模塊則用來處理維護命令；如果否，則丟棄數據包。

進一步的，所述被維護節點模塊內部的服務處理模塊是可擴展的，即服務處理模塊通過與通訊包解析封裝模塊的標準接口進行擴展，而不需考慮實際的外部總線通訊方式。

進一步的，所述中央維護節點模塊能夠向多個節點模塊同時轉發維護命令信息。

進一步的，所使用的外部通訊總線，是能夠在多種標準總線間自適應切換的。

進一步的，所述中央維護節點模塊能夠轉發維護命令信息，同時完成中央維護節點自身的維護功能。

提供一種基于ARINC659總線的中央維護方法，其特征在于，包括步驟：

步驟一、當需要對節點模塊進行維護功能時，上位工控模塊通過外部總線，向中央維護節點模塊發送維護服務命令；

步驟二、根據維護服務命令，中央維護節點模塊確定需要進行維護的節點模塊，中央維護節點模塊將維護服務命令通過ARINC659總線轉發到確定過的節點模塊；

步驟三、節點模塊收到維護服務命令后進行相應的維護功能處理，并通過ARINC659總線向中央維護節點給出響應；中央維護節點收到被維護的節點模塊的響應后，通過外部總線通知上位工控模塊；上位工控模塊根據得到的維護服務響應，進行維護服務執行的結果顯示。

進一步的，步驟三中，節點模塊收到維護服務命令后進行相應的維護功能處理，維護功能處理完成后通過ARINC659總線向中央維護節點給出響應。

進一步的，步驟一中，上位工控模塊向中央維護節點模塊發送維護服務命令為多個需要被維護的節點模塊的同一項維護服務命令。

進一步的，在步驟三中，等待各節點模塊均給出維護服務響應后，在上位工控模塊中進行維護服務執行的結果顯示。

進一步的，步驟一中，當上位工控模塊向中央維護節點模塊發送維護服務命令后，若超過一定時間上位工控模塊未收到維護服務響應，則上位工控模塊直接顯示維護超時。

進一步的，步驟一中，當上位工控模塊向中央維護節點模塊發送維護服務命令后，若超過一定時間仍存在未返回維護服務響應，則將未返回維護服務響應的節點確定為故障。

進一步的，當上位工控模塊和護節點模塊收到無效的數據包后，會要求發送方進行數據重發，若該數據包的重發數量超過一個閥值，則確定為發送失敗。

通過本發明中的方法與裝置，用戶可以通過單條總線物理拓撲連接，并行地完成對多個被維護系統的軟件、邏輯的維護，極大的提升了對被維護系統的功能升級效率，此外，此方法可以很容易的進行服務功能的擴展，讓通訊鏈路的功能得到最大程度的復用。

附圖說明

圖1為一種基于ARINC659總線中央維護裝置的模塊組成圖是；

圖2一種基于ARINC659總線中央維護方法的基本流程圖；

圖3是基于ARINC659總線中央維護方法完成一次軟件燒寫的流程示意圖；

圖4是上位工控模塊的內部模塊組成圖；

圖5是被維護節點模塊的內部模塊組成圖；

具體實施方式

結合附圖，以一個實例詳細描述技術方案如下：

如圖1所示，提供一種基于ARINC659總線的中央維護裝置，其特征在于，包括：ARINC659總線、被維護節點模塊、中央維護節點模塊、上位工控模塊、外部通訊總線；

所述的被維護節點模塊為基于ARINC659總線計算機系統中的節點模塊，所述節點模塊用來處理維護命令信息，并在收到維護命令信息后會向中央維護節點模塊發送響應信號；

所述的中央維護節點模塊，為掛在ARINC659總線上的處理器節點，該處理器節點既能夠通過總線向外交聯，也能夠在收到上位工控模塊的維護服務命令后向掛在ARINC659總線上的被維護節點模塊轉發維護命令信息，并接收被維護的節點模塊的響應信號再轉發給上位工控模塊；

所述的上位工控模塊，用來向中央維護節點模塊發送維護命令信息，并監控各節點模塊的狀態，顯示維護結果；

所述的ARINC659總線，為讓中央維護節點模塊和各被維護節點模塊可以互相收發數據的背板總線；

所述的外部通訊總線，為讓中央維護節點模塊和上位工控模塊之間可以互相收發數據的任意一種標準通訊總線。

進一步的，所述的上位工控模塊的內部包括主通訊包解析封裝模塊和維護服務命令模塊，維護服務命令模塊的維護服務命令信息由主通訊包解析封裝模塊進行通訊包封裝，并發往中央維護節點模塊，再由主通訊包解析封裝模塊將中央維護節點模塊返回的通訊包進行解包處理，轉發給維護服務命令模塊來顯示結果；

每一個所述的需要被維護節點模塊內部都包括從通訊包解析封裝模塊和維護服務處理模塊；從通訊包解析封裝模塊在收到包數據后判斷該數據包是否為針對自身節點的有效數據包，如果是，則將數據包轉發給服務處理模塊進行處理，服務處理模塊處理后返回數據給從通訊包解析封裝模塊，再由從通訊包解析封裝模塊來完成數據通訊包的包格式封裝，服務處理模塊則用來處理維護命令；如果否，則丟棄數據包。

進一步的，所述被維護節點模塊內部的服務處理模塊是可擴展的，即服務處理模塊通過與通訊包解析封裝模塊的標準接口進行擴展，而不需考慮實際的外部總線通訊方式。

進一步的，所述中央維護節點模塊能夠向多個節點模塊同時轉發維護命令信息。

進一步的，所述中央維護節點模塊能夠轉發維護命令信息，同時完成中央維護節點自身的維護功能。

如圖2所示，提供一種基于ARINC659總線的中央維護方法，其特征在于，包括步驟：

步驟一、當需要對節點模塊進行維護功能時，上位工控模塊通過外部總線，向中央維護節點模塊發送維護服務命令；

步驟二、根據維護服務命令，中央維護節點模塊確定需要進行維護的節點模塊，中央維護節點模塊將維護服務命令通過ARINC659總線轉發到確定過的節點模塊；

步驟三、節點模塊收到維護服務命令后進行相應的維護功能處理，并通過ARINC659總線向中央維護節點給出響應；中央維護節點收到被維護的節點模塊的響應后，通過外部總線通知上位工控模塊；上位工控模塊根據得到的維護服務響應，進行維護服務執行的結果顯示。

進一步的，步驟三中，節點模塊收到維護服務命令后進行相應的維護功能處理，維護功能處理完成后通過ARINC659總線向中央維護節點給出響應。

進一步的，步驟一中，上位工控模塊向中央維護節點模塊發送維護服務命令為多個需要被維護的節點模塊的同一項維護服務命令。

進一步的，在步驟三中，等待各節點模塊均給出維護服務響應后，在上位工控模塊中進行維護服務執行的結果顯示。

進一步的，步驟一中，當上位工控模塊向中央維護節點模塊發送維護服務命令后，若超過一定時間上位工控模塊未收到維護服務響應，則上位工控模塊直接顯示維護超時。

進一步的，步驟一中，當上位工控模塊向中央維護節點模塊發送維護服務命令后，若超過一定時間仍存在未返回維護服務響應，則將未返回維護服務響應的節點確定為故障。

進一步的，當上位工控模塊和護節點模塊收到無效的數據包后，會要求發送方進行數據重發，若該數據包的重發數量超過一個閥值，則確定為發送失敗。

一種使用本裝置和方法的場景如下：對于一個基于ARINC659背板總線的機柜系統，要求能夠對機柜中的多個余度的主控制處理器板、輔助解算處理器板、多通道總線接口處理器板進行軟件、配置參數、FPGA邏輯的維護升級；能夠回讀維護升級的結果，讀取各被維護計算機的內部故障記錄；后續需要添加對各被維護處理器運行狀態的監控、調試功能。

使用基于ARINC659總線的中央維護方法，將機柜中被維護計算機中，選取一個具備外部總線的處理器節點作為專用的中央維護節點，該外部總線可以為常見的RS422串行總線、網絡總線、USB總線接口，也可以是工控領域專用的總線如CAN總線、SPI總線等。

選取一個同樣具備該類型外部總線接口的上位機，作為上位工控模塊，該模塊具備與用戶交互的圖形界面，讓用可戶選擇所需服務類型和服務對象，并對維護的內容進行回讀比較，向用戶回顯服務的執行結果。

以上位工控模塊與中央維護模塊通過RS422串行總線實現連接，并需要進行一次四余度的主控制計算機的軟件程序升級為例，如圖3所示，其基本過程如下：

首先，用戶在上位工控模塊中選擇需要維護的目標為所有四個余度的主控制計算機軟件，并選擇需要燒寫下去的目標碼，之后選擇啟動燒寫服務。此時上位工控模塊將開始通過RS422總線向中央維護模塊發送面向四個主控制處理器的燒寫命令，并開始等待中央維護模塊的回應。

中央維護模塊周期性的等待串行總線中發過來的命令。在收到串口發送過來的燒寫命令后，檢查到該燒寫命令面向的目標是針對四個余度的主控制處理器，則將該燒寫命令放置到發往四個主控制處理器的ARINC659總線時間窗口中，并啟動發送。

各主控制處理器模塊中在收到燒寫命令后，給出燒寫命令回應，通過ARINC659總線發送給中央維護模塊。

中央維護模塊同樣周期性的查詢等待各被維護模塊發送過來的回應信息。在收到回應后，中央維護模塊通過RS422總線發送給上位工控模塊。

上位工控模塊在等待時間超時之前，若收到中央維護模塊轉發的所有主控制處理器回應，則設置通訊數據，通過RS422總線向所有主控制處理器發送燒寫文件；若某個主控制處理器在上位工控模塊等待時間門限超過了之后還沒能向上位工控模塊給出回應，在上位工控模塊將不再向此主控制處理器發送數據。

中央維護模塊收到上位工控模塊發過來的燒寫文件后，通過ARINC659總線向各主控制處理器轉發燒寫文件。

主控制處理器收到燒寫文件，完成燒寫后，將燒寫的結果通過ARINC659返回給中央維護模塊。

中央維護模塊將各主控制處理器的燒寫結果通過RS422總線轉發給上位工控模塊，最終由上位工控模塊顯示燒寫結果。

本發明中的方法和裝置同樣考慮了對于維護服務的可擴展性，在上位工控模塊、中央維護模塊和被維護模塊的功能劃分和內部功能分解上，有一定的約束。

在中央維護模塊內部，其僅完成來自上位工控模塊向被維護模塊數據的通訊轉發，以及來自被維護模塊向上位工控模塊數據的通訊轉發，因此，若服務類型增加，中央維護模塊不需要進行任何升級。

在上位工控模塊，將具體的服務管理功能，和通訊數據管理功能分離，形成維護的服務命令模塊，以及主通訊包解析封裝模塊，如圖4所示。主通訊包解析封裝模塊在收到一包數據回應時，判斷是否收到有效數據包，得到有效的回應信息轉交給適當的服務命令模塊，在服務命令模塊需要發送數據時，由主通訊包解析封裝模塊來完成數據通訊包的包格式封裝，服務命令模塊則用來發送具體的某一類維護命令。

在被維護模塊中，同樣將具體的服務管理功能，和通訊數據管理功能分離，形成維護服務處理模塊，以及從通訊包解析封裝模塊，如圖5所示。從通訊包解析封裝模塊在收到一包數據時，判斷是否收到針對本節點的有效數據包，得到有效的數據信息轉交給適當的服務處理模塊，在服務處理模塊需要返回數據時，由從通訊包解析封裝模塊來完成數據通訊包的包格式封裝，服務處理模塊則用來處理具體的某一類維護命令。

上例的機柜系統中，在已經實現對被維護處理器軟件燒寫服務的中央維護方法之后，需要增加對被維護處理器的軟件運行調試功能，則可以遵循以下過程：

在上位工控模塊中，增加相應的服務命令模塊，以及相應的操作界面，之后按照一定的接口形式向上位工控模塊的主通訊包解析封裝模塊傳輸服務命令，并獲取被維護模塊的服務回應。

在被維護模塊中，也增加相應的服務處理模塊，之后按照一定的接口形式由從通訊包解析封裝模塊中獲取傳輸服務命令，并將處理的結果傳給從通訊包解析封裝模塊進行發送。

在這種架構下，服務命令和服務處理模塊僅僅和主從通訊解析封裝模塊進行交互，不需要實際考慮真實的傳輸介質和中央維護模塊的轉發手段，具備非常良好的可移植性。

以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。