AFDX交换芯片调度设计与系统测试

论文摘要

随着航空电子系统的发展,系统间大量频繁的信息交互和共享提高了对数据传输实时性和可靠性的要求,目前通用的航空总线技术ARINC429已不能够满足上述需求。基于IEEE 802.3以太网技术的下一代航空数据总线技术标准ARINC664提出了一种新的航空电子系统的确定性实时网络:航空全双工以太网。航空全双工以太网(AFDX)在商用成熟以太网技术的基础上,结合航空总线通信的特点,引入虚链路(Virtual Link)的概念,针对系统集成者定义的每条虚链路都有确定的服务质量,从而保证了整个网络的实时性。结合本实验室承担的科研项目——“航空全双工以太网交换芯片设计与实现”,本文主要介绍了航空全双工以太网的网络架构,提出了该交换芯片的设计需求,分析了该交换芯片的工作原理并确定系统设计方案。根据系统设计方案给出各组成模块的详细设计说明。使用Verilog HDL硬件描述语言完成了该交换芯片的关键模块——调度模块的电路设计、仿真与测试。最后针对该交换芯片给出一系列功能测试和性能测试方案并简单分析测试结果。实际的测试结果显示该交换芯片设计符合ARINC664标准,运行正常,性能良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 航空全双工以太网（AFDX）发展背景和研究价值
• 1.2 航空全双工以太网（AFDX）网络构架
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 航空全双工以太网（AFDX）端系统
• 1.2.3 航空全双工以太网（AFDX）交换机
• 1.3 本文的工作及内容安排
• 第2章 AFDX 交换芯片系统设计方案
• 2.1 AFDX 交换芯片设计需求
• 2.2 AFDX 交换芯片的FPGA 选型
• 2.3 AFDX 交换芯片设计方案
• 2.3.1 AFDX 交换芯片整体设计
• 2.3.2 AFDX 交换芯片模块设计
• 第3章 AFDX 交换芯片调度设计与实现
• 3.1 AFDX 交换芯片调度算法概述
• 3.2 AFDX 交换芯片调度器的FPGA 实现
• 3.2.1 接收调度部分
• 3.2.2 发送调度部分
• 3.2.3 协调部分
• 3.2.4 提交部分
• 第4章 AFDX 交换芯片系统级测试
• 4.1 测试设备简介
• 4.1.1 SmartBits 200 简介
• 4.1.2 Condor Engineering CFDX 端系统简介
• 4.2 AFDX 交换芯片系统级功能测试
• 4.2.1 配置表测试
• 4.2.2 过滤测试
• 4.2.3 流量警管测试
• 4.2.4 交换测试
• 4.2.5 捕获测试
• 4.3 AFDX 交换芯片
• 4.3.1 线速转发性能
• 4.3.2 时延性能
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果