反射内存网络介绍及组网结构(Reflective Memory networks)
陕西正鸿航科电子有限公司位于古城西安，是专业从事嵌入式计算机和测控技术领域产品研发、生产、系统集成和技术服务的高新技术企业，专注于航电、加固机箱、系统仿真测试等产品领域。立足于中国国防工业市场，用户领域涉及航空、航天、兵器、船舶、电子以及中科院等军工院所单位。主要产品：
?MIL-STD-1553B、ARINC-429、多协议卡
?AFDX/ARINC 664，1394B
?同步器/旋变转换卡、反射内存卡
?CAN/ARINC 825
?RS232/422/485、A/D、D/A、I/O、计数器
?图像处理卡及系统、综合航电测试仿真系统
?加固计算机/加固机箱/加固笔记本/显示器/KVM ?飞机电气特性测试系统（GJB181A/DO-160E）?其它测控、仿真及测试系统工程项目
反射内存网络介绍及组网结构
1 反射内存网原理
反射内存网(RMN，Reflective Memory Network) 是一种高速的实时网络，它允许采用不同的总线结构和不同的操作系统的计算机以确定的速率分享实时的数据。反射内存网不仅具有严格的传输确定性和可预测性，而且具有高速、主机负载轻、软硬件兼容性强、易于使用、可靠的传输纠错能力、支持中断信号传输等特点。
反射内存网主要是由反射内存板卡通过光纤等传输介质连接而成的，网上的每台计算机插入一块反射内存卡形成各个节点，而每个节点的反射内存卡上的存储器中都有反射内存网上其它节点的共享数据拷贝。反射内存卡可以插在多种总线的主板上，如PCI、CompactPCI/PXI、VME等。每个反射内存卡都占有一段内存地址，网上任何计算机向本地反射内存卡写数据时，该数据和相应内存地址被广播到网上所有其他反射内存卡并存储在相同的位置。所以计算机将数据写入其本地反射内存卡后的极短时间内，网上所有计算机都可以访问这个新数据。反射内存卡使用简单的读写方式，反射内存网上的数据传输是纯硬件操作，不需要考虑网络的通信协议，软件上只需要几行代码就可完成对反射内存卡的读、写操作，因此它与以太网等其他传统网络相比具有更低的数据传输延迟、更快的传输速度，更简单灵活的使用操作，可以满足实时系统快速反应周期的要求，而采用其他网络就很难满足这种要求。
2 反射内存产品概述
陕西正鸿航科电子有限公司研发生产的反射内存卡产品，支持PCI、CPCI/PXI总线平台。并提供反射内存HUB以及配套光纤等设备。
我公司的反射内存产品已广泛应用于飞行模拟器、自动化测试系统、船舶和潜艇模拟器、铝轧钢厂的控制与监视、发电厂模拟器、引擎测试台、工业的自动化、高速度的数据获取等领域。
反射内存卡主要性能
?支持PCI、CPCI、PXI总线平台
?1路发射、1路接收
?光纤高速网络2GHz。
?33MHz PCI 32bit 5V和3.3V总线兼容板卡。
?光纤通讯协议不占用CPU资源。
?最大256个节点。
陕西正鸿航科电子有限公司
? 多模光纤节点距离300M ，单模光纤节点距离10KM 。 ? 动态包长，每个包4 到 1M 个字节。 ? 光纤有效网络带宽50MByte/s 到 170MByte/s ? 在板128MByte SDRAM 。
? 4个普通目的节点网络中断，每个通道带128个 FIFO 。 ?
适应多种CPU 结构在同一个光纤网络
技术规范 ? 工作温度：-40℃～+85℃
? 操作系统：支持Windows 2000、Windows XP ；Linux 、VxWorks 驱动可定制。 ? 相对湿度： 0～95%，无凝结
反射内存交换机主要性能 ? 每个交换机有8个接入点
? 交换机的每个接入点可通过设置，和其余交换机级联，组成更多ID 的网络 ? 交换机的每个接入点有板卡指示灯 ?
交换机网络中高达256个节点 ZHHK-RM-ACC-8 交换机工作流程
上图中蓝色线条为数据流向，当“某块反射内存卡”通过光纤连接到交换机上，那么此卡也加入整个环路上的数据流。此交换机最多可以插入8个反射内存节点。尽管反射内存节点有256个，地址可任意设置，但如果需要超过8个节点同一反射内存，必须更换本公司专用的交换机。 订货信息
型 号
功能描述
PC 接口
工作温度
ZHHK-RM-PCI-2 1路发送，1路接收反射内存卡 PCI -40℃～+85℃ ZHHK-RM-PXI-2 1路发送，1路接收反射内存卡 CPCI/PXI
-40℃～+85℃
ZHHK-RM-ACC-8
8路反射内存交换机
ZHHK-RM-ACC-8
ZHHK-CBL-10-2 10米双路光纤
3 反射内存网络拓扑结构
为了便于研究讨论，下面就以某新型飞机仿真模拟系统其中一个子系统的高速反射内存网的构建为例，对反射内存网实时通信技术进行应用研究。该系统中由若干个ZHHK-RM-PCI-2 的反射内存卡建成一个环型反射内存网，大量的数据通过反射内存网进行实时更新、传输。
ZHHK-RM-PCI-2 是我公司的反射内存网的主流产品，提供了ST 的光纤接口，光纤传输带宽为2.0Gbaud，实际网络数据传输率为29.5MBps，最高支持256 个节点，两节点间距离最长支持1000 英尺（304.8 米），板上存储器大小为128MB（扩展后最多可达到256MB）。该仿真模拟系统除了航电系统计算机支持VME 总线外，其他计算机都支持PCI 总线，把反射内存卡插入相应的计算机后，可通过光纤把它们连成一个完整的整体。整个环型反射内存网的结构示意图如下图1所示。
图1 反射内存网星型拓扑结构
构建一个星型反射内存网主要是设置反射内存卡和光纤连接。在反射内存卡中有拨码开关或跳线可以设置，一般只须使用缺省设置即可。必须有一个拨码开关需要设置，就是在8位拨码开关上设置板卡的ID 号（可设置0～255，默认ID号为0），不同节点的反射内存卡要有不同的ID 号，特别是当某节点的反射内存卡出现故障需更换时，新反射内存卡上的ID 号设置必须与旧反射内存卡一致，否则将无法正常使用。ZHHK-RM-PCI-2 反射内存卡插入机器的任意一个PCI 槽即可，作为典型的PCI 产品，系统可以自动识别，其驱动程序根据提示一步步安装，直至完成。
在实际应用中，可通过一个简单的通讯软件对两块反射内存卡实时进行读写操作，使得两块反射内存卡的数据不断进行实时交互更新，同时这些数据会被复制到网上的其它计算机的反射内存卡上，从而实现实时的分布式交互仿真。
其它拓扑结构见图2、图3
图2 反射内存网环形拓扑结构
图3 不同拓扑结构的反射内存网的互联
两节点的环形组网实物图如下（绿灯亮为连接正常，红灯亮为链路不正常）：
4 反射内存网通信软件的实现
在实际的仿真系统应用程序中，只需加入几条语句，就可直接访问反射内存卡上的内存。当应用程序成功打开反射内存卡后，程序会映射反射内存卡上的内存空间到应用程序的虚拟内存空间，应用程序处理反射内存卡上的内存就像处理普通内存一样。当应用程序访问反射内存卡资源时，反射内存卡必须打开。如果打开成功，一个句柄将返回到应用程序，这个句柄将用于应用程序中所有与反射内存卡有关的I/O 操作。多线程的程序可以同时打开一个反射内存卡的接口。结束一个与反射内存网有关的应用程序时，必须关闭设备句柄，此时应用程序中和反射内存网有关的功能都将关闭，应用程序将不能访问反射内存卡上的资源。反射内存卡实现32 位的内存访问，反射内存网的一般中断有4 种，这4 种中断是平级的，可以将这些中断发送到目标节点，触发中断响应程序。
5 反射内存产品在飞行仿真系统中的应用
在飞行仿真系统中，为了尽量缩短整套系统的响应延时，避免网络通信的不可预测性，提高飞行仿真系统的逼真度，现在有许多飞行仿真系统中都采用了先进的实时网络技术。由实时网络技术构建起来的实时系统是一种能够在确定的时间内执行计算或处理功能并对外部的异步事件做出响应的计算机系统。实时网络最重要的特点就是其通信的确定性和可预测性，就是说实时网络中各节点间数据传输的时间是确定的，即可预测的。反射内存网就是一种高速、实时、确定性的实时网络，可以较好地解决飞行仿真实时系统中数据传输的实时性问题，提高网络数据的传输速率及纠错能力，目前在我国某研究所自行研制的某新型战机的飞行仿真模拟系统中已经得到应用。在飞行仿真实时系统中如何有效地利用反射内存网进行高速实时通信，提高系统的整体性能是我们下面要讨论的内容。