AS1773航电光纤组网技术研究

论文摘要

AS1773航电光纤总线标准是由美国机动车工程师协会颁布的一种机载内部光纤总线的标准,该标准是在MIL-STD-1553B航电总线标准的基础上发展起来的,如我国枭龙战机与嫦娥一号卫星就应用了MIL-STD-1553B航电总线标准。因为AS1773航电总线标准采用光纤作为传输介质,既能与当前广泛使用的MIL-STD-1553B的设备兼容,又能提高新增设备的传输速率,适应航电总线高速化的发展趋势。因此对AS1773航电光纤总线进行组网研究在提升现有装备并延长其使用寿命上具有重要的意义。AS1773航电光纤总线网络由总线控制器、总线监视器、远程终端与光网络组成。通过网络分层表明,AS1773航电光纤总线组网研究需要解决如下问题:1)物理层调制机制的问题;2)链路层与传输层主要根据AS1773航电光纤总线标准,实现消息传输控制与消息的差错处理及数据传输管理;3)驱动层与应用层的设计开发。本文的研究围绕这些问题展开。针对AS1773航电总线存在的调制机制的难题:引入双脉宽曼彻斯特调制机制,该调制机制具有实现难度低,而且能有效解决接收机三种状态识别的问题。最后通过硬件接口卡的验证。AS1773航电总线接口卡包括主机接口模块、协议芯片模块与光收发模块三部分,通过软件与硬件设计来实现。主机接口实现主机与接口卡的通信;协议芯片模块采用FPGA设计实现AS1773航电光纤总线协议;光收发模块通过电路设计实现通断控制,并采用双冗余设计。本文最后进行了组网实验,包括灵敏度与动态范围测试,通过软件与硬件相结合的方式测试分析系统误码率,完成系统的初始化,消息传输实验,包括周期性消息传输与非周期性消息传输,实验结果符合AS1773航电光纤总线标准对时延与消息格式要求。并在此基础上进行总线负载与传输延时分析。本文在AS1773航电光纤总线调制机制的研究、接口卡的设计与实验测试方面获得一定的成果,为AS1773航电光纤组网的进一步研究提供参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 航空总线标准的应用与发展
• 1.2 航空总线组网及其发展
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 AS1773 航电光纤总线简介
• 2.1 AS1773 航电光纤总线系统组成
• 2.1.1 总线控制器
• 2.1.2 总线监视器
• 2.1.3 远程终端
• 2.1.4 光纤总线网络
• 2.2 AS1773 航电光纤总线标准分层
• 2.3 AS1773 航空光纤总线系统传输方式
• 2.3.1 传输信息基本单元
• 2.3.2 消息格式定义
• 2.3.3 消息间最小间隔时间、响应时间以及最小无响应超时时间
• 2.4 本章小结
• 第三章 AS1773 航电光纤总线调制机制研究
• 3.1 光调制机制原理
• 3.1.1 三种推荐的光调制机制
• 3.1.2 双脉宽曼彻斯特双相编码
• 3.2 误码率估算
• 3.3 FPGA 仿真实现
• 3.4 实验测试
• 3.5 本章小结
• 第四章 AS1773 航电总线接口卡
• 4.1 硬件电路设计
• 4.1.1 主机接口模块电路设计
• 4.1.2 FPGA 模块与外围电路设计
• 4.1.3 光收发模块与通断控制
• 4.2 AS1773 协议的 FPGA 实现
• 4.2.1 编解码与双速率的适配
• 4.2.2 协议处理与存储控制
• 4.2.3 冗余收发器与故障网络的切换
• 4.2.4 RT 的动态插入与删除
• 4.2.5 FPGA 芯片与USB 芯片接口
• 4.3 USB 芯片固件程序开发
• 4.4 测试软件
• 4.4.1 USB 接口界面设计
• 4.4.2 RS232 串口界面设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 AS1773 航电总线组网实验
• 5.1 AS1773 航电光纤组网的设计
• 5.1.1 总线拓扑
• 5.1.2 AS1773 航电光纤组网的控制策略
• 5.2 实验测试
• 5.2.1 灵敏度与动态范围
• 5.2.2 误码率测试与分析
• 5.3 组网实验与分析
• 5.3.1 系统的初始化
• 5.3.2 传输实验
• 5.3.3 双速率实验
• 5.3.4 实验总线网络负载简要分析
• 5.3.5 传输时延分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 本文的创新点
• 6.3 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 个人简历
• 在研期间参加课题及发表论文