AFDX网络详解：消息结构与填充规则

"AFDX消息结构定义-超详细课件哈工大第七版理论力学" AFDX（Avionics Full-Duplex Switched Ethernet）是一种专为航空电子设备设计的全双工交换式以太网技术，它在ARINC 664规范中被详细定义。该技术主要用于飞机数据网络，提供高带宽、低延迟和确定性的通信服务。 AFDX消息结构设计的核心目标是适应航空电子系统的需求，允许高效地传输各种类型的数据，包括那些需要精确时间同步和高精度的信号。与传统的ARINC 429系统相比，AFDX能够支持更长的消息长度，从而能够包含更多的数据元和更高精度的信息。 在AFDX网络中，消息由数据原语组成，这些原语可以是单个或一组数据元素，如传感器读数或其他飞机系统的状态信息。为了保证网络效率，消息的最小长度是18字节，不足18字节的消息会被填充至该长度。随着数据包尺寸增大，网络的效率会提高，因为相对于数据包的开销，载荷比例增大。 消息格式的定义遵循一定的规则，其中一条重要的原则是消息由功能状态集和数据集构成。数据集又由数据原语构成，每个数据原语可以表示一组字节，最高位在前，最低位在后。这种布局有助于数据的处理和解析。 例如，表1-4展示了一个具体的消息格式，其中包括填充域和备用域的使用，填充域用于保持数据元素的对齐。在某些情况下，布尔型数据原语可能会被用来表示离散量，如图1-4.2.1所示，这种打包的布尔量是右对齐的，从右端开始填充数据位，左侧可能有备用位。 ARINC 664规范第7部分详细描述了AFDX网络的各个方面，包括其引言、概述、端系统规范、网络级别的互操作性等。其中，端系统规范详细规定了介质访问控制（MAC）层、IP层和网络层的互操作性，以及如何确保端到端通信的顺序完整性和性能指标，如时延、抖动和MAC约束。 在航空电子服务中，通信端口和服务接入点（SAP）的概念被用来区分不同的服务和数据流，而子虚拟链路则允许进一步细分通信路径。此外，文件传输协议的示例展示了如何在AFDX环境中实现简单的文件交换。整体而言，AFDX网络的设计兼顾了可靠性和效率，是现代飞机通信系统中的关键技术。