一种FC协议测试设备的设计与实现

参考文献：
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3 测试设备的硬件平台
该设计中采用大规模 FPGA 进行自主开发实现 FC 协议，能
有效满足 FC 测试的需求，且具有良好的升级扩展能力。根据 使用需求，本测试设备开发的目标是研制一个 FC 双端口、通信 速率软件可配置，支持线速 4.25Gb/s 及以下速率，可完成被测 FC 产品数据发送测试、接收测试、损伤测试等功能。为了降低 开发成本，最大限度的利用现有的资源，本设计中硬件平台采 用目前已大量使用的标准 PCIE-FC 电接口通信子卡，再适配一 个转接板使其可工作在 PCIE 接口的工控机中，其中 FC 光电接 口转换在实现转接板上实现。硬件平台如下：
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4.3 接收测试
接收测试功能是指设备通过捕获 FC 链路中的数据并对数 据进行分析，判断链路是否存在故障。为了更好地完成对 FC 链路的测试，该功能根据测试需要提供了三种测试方法，分别 是数据、数据过滤及搜索转存。
1）数据显示 该功能可捕获数据链路上的全部数据，停止捕获后以列表 形式显示捕获的帧及原语。在捕获数据显示列表中，选择某一 项，列表下的两个区域分别显示帧的解码与原始数据。数据帧 的解码为树形控件显示 FC 帧头的详细解码信息，如果 FC-AEASM 高层协议帧，则在净荷中显示其解码信息，同时显示其对 应的原始数据。 2）数据过滤 FC 链路速率较高，因此捕获链路上的所有数据进行分析， 工作量大，受存储空间限制，捕获的时间往往很短，因此该设备 在接收测试中增加数据过滤功能。 在接收数据前，设置过滤条件对接收的数据内容进行过 滤，或者触发条件，当接收到特定的数据后开始将数据放入捕 获数据空间中。 过滤触发条件可设置为原语、帧定界符、帧内容及错误等 四种的组合。 3）搜索转存 该子功能可实现对接收数据的按照帧类型、帧数据、原语、 SOF、错误帧、触发帧等条件进行搜索转存，过滤与测试无关的 数据。 当选择帧数据搜索条件时，设置数据在帧中的偏移位置、 数据内容及相应的掩码，当掩码为 1 表示相应的数据有效，否 则为不关心。如果设置了多个搜索条件，条件之间的关系为逻 辑或，即其中一个条件满足即可。按照设置的搜索条件完成搜 索后，用户可对全部或部分捕获数据进行转存。
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位。当点击“开始”按钮时，开始进行损伤测试。 原语替换指当接收到某个原语时触发替换，将接收原语替
换为指定的原语，然后再发送出去。
5 结束语
经过使用验证，本文介绍基于 FC 节点机硬件平台设计的 FC 协议测试设备实现了的 FC 协议测试功能，能够完成的协议 符合性测试、受测设备发送接收测试、损伤测试等基本测试，达 到了设计目标。该设计充分利用现有的硬件资源，极大地降低 了测试设备开发的风险及成本，所开发的设备可广泛应用于各 类 FC 网络设备的设计开发及测试验证，具有较广阔的应用 前景。
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（上接第31页） 培训，不断提升项目管理人员与基层施工人员的安全意识，各 部门应当充分发挥自身的职能，有组织、有计划地开展安全生 产管理工作，为我国通信行业的健康稳定发展奠定良好的基 础。
图 1 标准 PCIE 电接口 FC 节点机
4 测试设备的详细设计
4.1 测试模式设置 该设计中 FC 协议测试设备具有四种测试模式，分别是点
点测试、回环测试、直通测试、在线测试模式。连接示意图如图 2 所示。
收稿日期：2021-03-05
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帧地址替换指当接收到源地址或目的地址为某个值的帧 数据时触发替换，将接收帧的源地址或目的地址替换为指定的 值，然后再发送出去。触发替换的地址有效位为对应掩码值为 1 的地址位。触发替换的有效原语位为对应掩码值为 1 的数据
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网络通讯及安全
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第 17 卷第 16 期 (2021 年 6 月)
ISSN 1009-3044 第Co1m7pu卷ter第Kn1o6w期ledg(e20an2d1T年ech6n月olo)gy 电脑知识与技术
Vol.17, No.16 June 2021
E-mail：jslt@ Computer Khnttopw：le//dwgwewan.ddnTzesc.nhento.lcongy 电脑知识与技术
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图 3 FC 协议测试设备发送界面 1）发送 FC 帧 发送数据按四个队列分别进行设置，四个队列具有发送优 先级，发送队列 1 优先级最高，其他队列依次递减，发送队列 4 优先级最低。 每个发送队列中数据的发送方式有两种：循环、单次。选 择循环方式，将循环发送该队列中的数据，优先级低于此队列 中的数据将不会发送；选择单次方式，则将该队列的数据发送 完后，开始发送下面一个队列中的数据。
目前，大部分 FC 协议测试设备由 JDSU 等少数外国厂商垄 断，国产设备应用非常少，因此开发出高性价比、适应各种 FC 测试需求的设备非常必要。针对市场上对 FC 设备的测试需 求，本文设计的 FC 协议测试设备基于 PCIE 接口的 FC 节点机产 品，配以适当的转接板，可灵活插入带有 PCIE 接口的工控机 中，并以此为硬件平台。同时，开发一套上位机软件，实现 FC 设备发送测试、接收测试、损伤测试等功能，满足 FC 网络产品 的功能性能及协议测试。此外，上位机软件可提供测试接口， 供用户自行开发定制化、自动化测试软件，满足大规模生产交 付需求。
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选择发送队列后，设置队列中的帧及原语。在“发送帧列 表”中添加帧及原语。
2）发送原语及延时 除了在发送帧列表中加入帧外，用户还可以添加原语，设 置其所带的参数及个数，将在发送帧列表中显示所加的原语 名字。 在发送列表中还可以加入时延，在编辑框中输入时延值， 单位为微秒。时延项表示发送时，延时 100μs 再发送下一个帧 或原语。
Tel：+86-551-65690963 65690964
一种 FC 协议测试设备的设计与实现
徐玉杰，孟博，张楠
（航空工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安 710065）
摘要：随着 FC 网络的发展及大量部署，FC 网络协议测试设备的需求大幅增加。传统的 FC 网络协议测试设备造价昂贵，可 扩展性差。该文基于通用的 FC 网络节点，开发简单的软硬件适配组件，搭建一个 FC 协议测试设备，可满足 FC 网络设备的 测试需求，适合大规模产品测试及协议测试，具有良好的可扩展性。
4.4 损伤测试
损伤测试是指对接收到的 FC 帧数据或原语按照指定的规 则进行修改后再发送出去，该功能用于模拟 FC 网络通讯过程 中的损伤。该功能可设置帧修改、帧地址替换及原语替换三种 损伤模式。
当选择损伤测试为“帧修改”时，需要设置触发修改的条 件，该设备会过滤 FC 帧，满足触发条件时自动进行帧数据修 改。帧修改功能可支持设置 4 个触发条件，当接收到内容符合 的帧时，其对应的位置的帧数据就被修改为指定的数据。
FC 采用层次化的结构，共分为 5 层。定义了 3 种拓扑结 构：点对点、交换式、仲裁环网络，既能方便地实现高速高效传 输，同时也提供了极大的灵活性，特别是交换式网络的拓扑，为 复杂设备的互连提供了一种很好的解决方案。
2 FC 协议测试设备现状
随着 FC 网络的发展及大量应用部署，FC 设备的测试需求 大幅增加。在 FC 设备开发中，各种 FC 协议模拟、仿真，设备功 能性能及互换性测试验证工作量巨大，且需要专业设备进行 辅助。
关键词：FC 协议测试；测试模式；发送测试；接收测试；性能测试；损伤测试
中图分类号：TP336；V243 文献标识码：A
文章编号：1009-3044(2021)16-0043-03
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
1 FC 网络简介
随着计算机技术、通信技术和网络构建技术的发展, 航空 电子系统进一步向统一化、灵活化和便于融合的方向发展，对 总线网络的数据传输要求也越来越高。光纤通道(Fiber Chan⁃ nel,简称 FC)具有高带宽、低延迟、长距离传输、拓扑灵活、支持 多种上层协议等优点[1]，是一个为适应高性能数据传输要求而 设计的通信协议。
第 17 卷第 16 期 (2021 年 6 月)
图 2 FC 协议测试设备测试模式 该 测 试 设 备 支 持 以 下 四 种 速 率 ：1.0625Gb/s、2.125Gb/s、 4.25Gb/s、8.5Gb/s。两个端口的速率保持一致，任何一个端口选 择一个速率，另一端口随之改变。 其次，可设置发送及接收缓冲区大小，范围为 0～4096MB发送缓冲区。缓冲区空间大小一共为 4096MB。即发送缓冲区 与 接 收 缓 冲 区 合 起 来 为 4096MB。 默 认 方 式 下 收 发 各 占 2048MB，用户可调整两者所占用的空间。 接收数据时可选择：捕满停止、捕满覆盖。“捕获停止”即当 捕获数据装满接收缓冲区时，捕获自动停止；“捕满覆盖”即当 捕捕获数据装满接收缓冲区时，从头开始覆盖原来的数据。 4.2 发送测试 在 FC 网络设备开发过程中，用户往往需要对该网络进行 测试，模拟现实的 FC 数据注入网络中，用来检测网络设备是否 能够正常工作。FC 协议测试设备发送界面如图 3 所示。
2020(21):145-146. 【通联编辑：谢媛媛】
（上接第35页） 《中华人民共和国网络安全法》“网络信息安全”一章中，对个人 信息、使用和保护进行规定，在 2017 年，《中华人民共和国民法 总则》中确定了个人信息自主权，并明文规定法律保护自然人 个人信息，这些都是在法律法规保护公民个人隐私数据方面的 探索和迈进，未来还将更加完善深入。