基于LRM技术PCI/PCIe设备驱动软件配置加载设计

薛楠　张乐乐　胡靖宇　史亭文

摘要；随着航电网络系统的快速发展，LRM（外场可更换模块）技术已成为航电网络系统中新的技术，并且是新一代军机航电网络系统的显著特征。该文提出了以往航电网络系统PCI/PCIe设备驱动软件中配置加载方式的不足，并引入了在LRM技术下配置加载方案的设计和实现。指出基于LRM技术的航电网络PCI/PCIe设备驱动软件在应用中的稳定性和可靠性，并能满足航电网络系统对于故障处理的要求。

关键词：航电网络ILRM技术；配置加载

中图分类号：TP309 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）07-0064-02

1引言

随着电子技术的不断发展，越来越严酷的形势要求航电网络的发展也必须满足日益进步的科学技术要求。航电网络系统是军机的显著特征，也是军机的重要组成部分，决定了军机系统的稳定性以及安全性，其中LRM（外场可更换模块）技术是新航电网络系统的重要体现。LRM技术已经成为了新一代军机的主要特征，在很大程度上可以提高军机的作战能力，也能很大程度上提高军机航电系统的稳定性和安全性。在军机的航电网络上发展LRM技术已经成为航电网络系统发展的必然趋势，也是加强军机作战能力的重要保障。

2LRM技术原理和优势

LRM技术是建立在模块化技术上的，在系统结构和功能上具有相对独立性，且具备一定的标准。不同于LRU（外场可更换单元）技术，LRM技术具有明显的优势：易维护性、可靠性和共享性等。在航电网络系统设计上，可以将重要功能隔离在每个具有LRM技术的模块上面，若具备某重要功能的模块出现故障，可以单独将此模块更换，不影响整体网络系统的功能，可以减小维护成本，提高维护效率，这是LRU技术所不具备的。在设计具有LRM技术模块上面具有一定的标准，有利于系统的扩展、改装以及新技术的引进，降低系统的复杂性，最终可以形成标准化的模块。本文基于航电网络系统LRM技术，提出了在LRM技术下PCI/PCIe设备驱动软件中关于配置加载方案的实现，分析了以往航电网络系统PCI/PCIe设备驱动软件中配置加载方式的缺点，并提出基于LRM技术的新配置加载方案的实现和新方案的优势，以及新方案可以满足使用要求。

3光纤驱动软件中LRM技术应用

在航电网络系统中，每一个网络节点都会通过物理总线连接至总线交换设备，通过交换设备和其他网络节点进行通信。故每一个网络节点都具有自身单独的端口ID，对应其接人交换设备的端口号，从而也就有单独的一套网络配置数据，用于定义自身的配置信息，以及自身和网络中其他节点设备的发送以及接收消息配置表。

3.1非LRM技术配置加载实现

在以往的航电网络系统PCI/PCIe设备驱动软件中，配置加载方式设计为单独给網络节点通过加载设备加载通信配置表，且配置表为此网络节点单独使用的，解析配置表时也将加载进去的配置表全部读取出来提供给此网络节点使用。此种方式加载和解析的配置数据以及其他信息都是被加载节点独有的，与其他网络节点无关。若网络模块出现故障需要更换，则必须更换技术状态相同的模块，并且加载对应模块相同的配置数据，才可以继续使用，大大增加了维护的难度。

3.2基于LRM技术配置加载设计

新状态基于LRM技术的PO/PCIe设备驱动软件配置加载方式根据模块机架可插入模块的数量和对应模块位置所接交换设备的端口ID，在I.RM模块的不同扇区加载机架中所有同类LRM模块的配置数据，每一个端口所对应的配置数据都加载在不同物理隔离的硬件扇区中，这样首先给所有模块都是加载同样的一整套配置数据，便于操作；其次，当实验需求需要交换模块时，仅需交换两个对应位置的模块即可，应用软件根据目前模块所在的机架的位置来决定需要提取的对应配置数据，不需要再使用加载工具重新加载配置数据。交换模块顺序后，对应模块在新的机架位置可以正常使用，不产生任何影响。如图1所示：

在PcI/PCIe设备驱动软件中，要实现LRM技术配置加载方案，必须要确认在硬件中要有足够的空间存储不同LRM位置对应端口ID的配置数据。满足空间要求后，再根据不同的配置数据格式，在规定的FLASH扇区中写入配置数据。

在驱动软件配置加载功能模块中，首先要根据对应地址映射关系找到硬件FLASH空间中待加载配置数据空间的首地址，然后在待加载配置数据文件的文件头中取出当前配置文件的长度、文件类型和配置文件所属于的LRM编号，最后根据配置文件类型和当前配置文件所属于的LRM编号计算出当前配置文件写入FLASH时的扇区号，再调用接口将当前配置文件写入FLASH空间中对应的扇区里。写入配置数据时可根据配置数据文件头中的校验和信息计算配置数据文件内容的校验信息，保证文件的正确性后再写入。根据此步骤将当前机架中所有同类LRM模块的配置数据按照扇区物理隔离方式全部写入当前网络节点的FLASH空间中，保证不同端口ID对应的配置数据单独存储，即可实现配置数据加载的LRM方式。配置数据写入FLASH空间的步骤流程如图2所示：

在网络节点对应FLASH空间写入LRM方式的配置表后，模块的配置数据就具有了LRM特征。当应用软件调用驱动要从网络节点的FLASH空间中提取对应端口ID的配置数据时，首先应用软件要获取出当前所使用的LRM模块所在机架中的位置，并确定需要提取的配置数据文件的文件类型，然后根据当前所使用LRM模块的位置数据以及待提取配置文件的文件类型数据计算出当前待提取配置文件所在FLASH空间的扇区编号，最后根据计算出的扇区编号调用接口读取配置数据，并将配置数据内容拷贝到驱动软件中进行解析，提供给应用软件使用。解析配置数据文件同时也可进行校验，类似加载，从配置文件头中读取当前配置数据文件的校验和，并计算配置数据文件内容的校验和，保证提取出来的配置数据文件的正确性。根据配置数据文件的提取步骤，结合LRM模块的特性，可以实现配置数据提取的LRM方式。配置数据提取的步骤流程如图3所示：

当LRM模块出现故障需重新加载配置数据文件时，不需要再根据模块的LRM位置来考虑加载对应LRM位置的配置数据文件，将同类型LRM模块整套配置数据文件都加载进去，驱动软件根据不同配置数据文件来决定其写入FLASH扇区的位置。提取时，应用软件只需传人当前所使用LRM模块的位置编号给驱动软件，即可实现提取对应LRM位置的配置数据文件。驱动软件中的配置加载功能实现特征之后，很大程度上增加了光纤网络总线产品的可维护性和可靠性，也能在配置数据文件层面形成配置数据文件的综合化，便于管理和维护。

3.3具有LRM配置加载技术驱动软件的应用

在某型飞机旧航电系统上，机架硬件系统没有设计为LRM特征，对应的PCI/PCIe设备驱动软件配置加载子模块也使用不具有LRM特征的配置数据文件加载和提取方式。当模块出现故障时，需将此模块取下来，并将相同技术状态的新模块替换上去，并要重新加载此模块独有的配置数据文件。这样影响了实验进度，而且使系统的可维护性降低。

现使用具有LRM技术的硬件模块和对应具有LRM特征配置加载技术的PCI/PCIe设备驱动软件和配置数据文件。机架硬件系统设计为具有LRM特征的物理结构，接口和物理属性具有特定標准。在机架中所有同类型LRM模块中加载同一套配置数据文件，配置数据文件包含所有此类型LRM模块位置所需的所有配置数据文件。加载后应用软件通过调用驱动软件提供的接口提取对应LRM模块所使用的配置数据文件，解析后提供给应用软件使用。当试验中某LRM模块出现故障，为了不影响实验，可将同类型且暂时没有使用的LRM模块替换过去，不用重新加载配置数据文件，加载应用软件后即可正常使用，不影响试验进度，且可维护性大幅度提高。目前基于LRM方式配置加载技术的PCI/PCIe设备驱动软件已用于某型号飞机航电网络系统中，且经过实验证明航电网络系统的稳定性和可维护性显著提高。

4结束语

通过文中对LRM技术以及基于LRM技术的PCI/PCIe设备驱动软件配置加载模块的研究和分析，LRM结构设计具有很大的优势，也是航电系统网络发展的必然方向。航电系统网络发展趋势是模块化、标准化和高度的综合化。在引入LRM技术之后对航电系统的发展起了极大地促进作用，顺应了航电系统网络的发展趋势，也在很大程度上提高了航电系统网络的可维护性和可靠性，并有助于建立航电系统的标准化，从而实现航电系统未来发展的模块化以及综合化。

由此可见，在航电系统网络中引入LRM技术是时代发展的必然选择，也是减少维护成本、提高记载设备寿命、缩短产品研制周期乃至未来提高军机作战能力的重要手段。