摘 要：為了向航空電子通信系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)分發(fā)過(guò)程提供可靠的通信服務(wù)，采用了RTI公司的DDS 實(shí)時(shí)分布式網(wǎng)絡(luò)中間件，通過(guò)在軟件環(huán)境中添加相應(yīng)的傳輸插件，擴(kuò)展了DDS 中間件技術(shù)的適用范圍，將DDS分別成功應(yīng)用到了千兆以太網(wǎng)、RS232串行口廣播網(wǎng)絡(luò)以及串行RapidIO的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)了不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)功能，得到了可靠的性能數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析了DDS的應(yīng)用特點(diǎn)和三種傳輸技術(shù)各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用環(huán)境。

　　0 引言

　　數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)（DDS,Data Distribution Service）是對(duì)象管理組織（OMG）發(fā)布的實(shí)時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。RTI 公司的DDS 是分布式系統(tǒng)實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)中間件，在通信系統(tǒng)的可靠性、延遲、吞吐率等方面都做了很好的優(yōu)化，是DDS標(biāo)準(zhǔn)中較可靠、靈活和高性能的實(shí)現(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)外DDS 在Windows平臺(tái)下的應(yīng)用較多，但在嵌入式平臺(tái)下的研究和應(yīng)用還很少。項(xiàng)目利用DDS 中間件技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸方面的特殊優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了可靠高效的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)；還在系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)功能，并測(cè)試獲得相關(guān)性能指標(biāo)，對(duì)RTI-DDS在正式項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。

　　1 DDS 技術(shù)特點(diǎn)

　　1.1 DDS 基本規(guī)范

　　RTI-DDS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了實(shí)時(shí)分布式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)發(fā)布、傳遞和接收的接口和行為，定義了以數(shù)據(jù)為中心的發(fā)布/訂閱機(jī)制。它提供了與平臺(tái)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)模型，此模型能映射到各種具體的平臺(tái)和編程語(yǔ)言上，使得實(shí)時(shí)分布式系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠高效、可靠地發(fā)布和接受。其具有開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)，具備共享數(shù)據(jù)能力，支持以數(shù)據(jù)為中心的、高效的訂閱/發(fā)布模式等優(yōu)點(diǎn)。

　　1.2 RTI-DDS 傳輸插件

　　RTI-DDS 的一個(gè)重要特性是支持可插拔的傳輸插件。RTI-DDS中間件獨(dú)立于操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言，可支持不同的傳輸插件，極大地方便了不同系統(tǒng)之間的通訊，體現(xiàn)了以數(shù)據(jù)為中心進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法學(xué)。

　　1.3 RTI-DDS QoS 策略

　　RTI-DDS 提供的豐富的可調(diào)控的服務(wù)質(zhì)量（QoS,Quality of Service）參數(shù)，QoS主要為用戶業(yè)務(wù)提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證。QoS策略從系統(tǒng)層次上定義了事務(wù)在發(fā)送端和接收端之間所需的服務(wù)等級(jí)，這使其在數(shù)據(jù)收發(fā)質(zhì)量和收發(fā)控制方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)?？梢苑奖愕貜氖聞?wù)的優(yōu)先級(jí)、可靠性、性能等多方面進(jìn)行配置以達(dá)到應(yīng)用效果，其實(shí)現(xiàn)是完全透明的，與操作系統(tǒng)和編程環(huán)境無(wú)關(guān)。

　　2 傳輸插件的支持

　　2.1 以太網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)

　　以太網(wǎng)是使用廣泛的局域網(wǎng)互連技術(shù)，它也被擴(kuò)展應(yīng)用到嵌入式設(shè)備互連領(lǐng)域。由于千兆以太網(wǎng)具有相對(duì)較低的引腳數(shù)、低成本的交換器件，通過(guò)集成在嵌入式處理器上的以太網(wǎng)芯片及交換器件，可方便的組成低成本的適中速率的系統(tǒng)，但以太網(wǎng)需要很大軟件開(kāi)銷，很難應(yīng)用到更高速率的系統(tǒng)內(nèi)部互連應(yīng)用中。

　　2.2 RS232 串口技術(shù)特點(diǎn)

　　RS232 串口的協(xié)議實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)以字符傳送，少只需一根傳輸線即可完成，成本低但傳送速度慢，適用于對(duì)速率要求不高的場(chǎng)所。項(xiàng)目的每個(gè)處理器具備一路RS232 串口，波特率為115 200 b/s,由于RS232 通信距離短，不能直接組成多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)，因此在硬件上加入了轉(zhuǎn)換接口電路，使得各處理器的串口構(gòu)成了一發(fā)多收的廣播網(wǎng)絡(luò)。

　　2.3 RapidIO 技術(shù)特點(diǎn)

　　RapidIO 是目前世界上個(gè)、也是惟一的嵌入式系統(tǒng)互連的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這一互連技術(shù)將主要作為系統(tǒng)內(nèi)部互連，支持芯片之間和板級(jí)通          信，可以達(dá)到從1~10 Gb/s 的性能水平。

　　RapidIO 支持的編程模型包括基本存儲(chǔ)器映射I/O事務(wù)、基于端口的消息傳遞和基于硬件一致性的全局共享分布式存儲(chǔ)器。RapidIO 也提供各種錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，還提供定義良好的硬件和基于軟件的架構(gòu)以并糾正傳輸錯(cuò)誤。

　　RapidlO 技術(shù)對(duì)軟件透明，允許任何數(shù)據(jù)協(xié)議運(yùn)行。它通過(guò)提供自建的糾錯(cuò)機(jī)制和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)架構(gòu)來(lái)排除單點(diǎn)故障，滿足嵌入式設(shè)計(jì)的可靠性需求[10].每個(gè)處理器配備一路SRIO 接口，通過(guò)交換設(shè)備構(gòu)成靜態(tài)配置的網(wǎng)絡(luò)，SRIO端口波特率為2.5 Gb/s.

　　3 性能測(cè)試及分析

　　系統(tǒng)將RTI-DDS成功地結(jié)合了三種底層傳輸插件，得到了在可靠和非可靠傳輸條件下各自的性能。

　　主要從傳輸速率和丟包率方面測(cè)試了系統(tǒng)的性能，得到的結(jié)論和分析如下。

　　3.1 DDS 結(jié)合千兆以太網(wǎng)

　　在節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)交換數(shù)據(jù)，測(cè)試了以下數(shù)據(jù)，分別是：

　　1）未使用DDS中間件，通過(guò)UDP傳輸方式得到的傳輸速率。

　　2）使用DDS 中間件，非可靠性傳輸?shù)玫降膫鬏斔俾省?/FONT>