航空全雙工以太網(wǎng)交換機(jī)若干關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、以太網(wǎng)因其巨大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和長(zhǎng)期的技術(shù)積累已成為當(dāng)前局域網(wǎng)的主流傳輸技術(shù)，但為了滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的特殊需求，如現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、可靠性等要求，必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議做出調(diào)整和補(bǔ)充，以保證以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的可靠性，即我們常說(shuō)的工業(yè)以太網(wǎng)。目前，在控制級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，工業(yè)以太網(wǎng)解決方案已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可和接受。但不可否認(rèn)的是工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在向最底層的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制系統(tǒng)滲透時(shí)遇到了難以克服的障礙--通信的實(shí)時(shí)性和確定

2、性。 ARINC664作為新一代的機(jī)載數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，制定了航空系統(tǒng)專用的具有確定性QoS保證的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)方案，已經(jīng)通過(guò)了航空電子委員會(huì)(AEEC)的審議并有著美好的發(fā)展前景和應(yīng)用空間。美國(guó)波音公司和歐洲空中客車公司已經(jīng)根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)研制出了成熟的產(chǎn)品，并且投入了使用。不過(guò)由于西方國(guó)家高科技產(chǎn)品的對(duì)華限制，目前我國(guó)還沒有發(fā)布成熟的機(jī)載AFDX網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品。隨著“大型飛機(jī)”項(xiàng)目的啟動(dòng)，我國(guó)航空事業(yè)的發(fā)展即將進(jìn)入一個(gè)高峰期，設(shè)計(jì)出具有我

3、國(guó)自主產(chǎn)權(quán)的新一代數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已經(jīng)成為一個(gè)現(xiàn)實(shí)而又迫切的目標(biāo)。 結(jié)合實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的科研項(xiàng)目--機(jī)載全雙工以太網(wǎng)(AFDX)交換機(jī)開發(fā)，即設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)滿足ARINC664標(biāo)準(zhǔn)第7部分“AircraftDataNetworkPart7AvionicsFullDuplexSwitchedEthernet(AFDX)Network”中定義的AFDX交換機(jī)及核心交換芯片，要求交換機(jī)支持16個(gè)100Mbps的以太網(wǎng)物理端口實(shí)現(xiàn)全雙工、無(wú)阻塞的

4、數(shù)據(jù)分組交換，本論文主要討論了交換系統(tǒng)存儲(chǔ)隊(duì)列管理模塊、數(shù)據(jù)交換總線模塊、端口監(jiān)測(cè)功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及AFDX整體網(wǎng)絡(luò)仿真及性能分析。存儲(chǔ)隊(duì)列管理給出了一種用于分組交換機(jī)緩存隊(duì)列鏈表管理的方法，提出了應(yīng)用FPGA實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案，仿真結(jié)果和實(shí)際硬件測(cè)試證明了該設(shè)計(jì)方案具有高效簡(jiǎn)單的特點(diǎn)；數(shù)據(jù)交換總線模塊將接收緩存、發(fā)送緩存和片外存儲(chǔ)器連接起來(lái)，完成數(shù)據(jù)幀由接收緩存經(jīng)片外存儲(chǔ)器至發(fā)送緩存的轉(zhuǎn)移。支持在調(diào)度器控制下的數(shù)據(jù)流的雙向、多播傳輸