AFDX终端系统硬件设计与应用研究
论述AFDX网络终端系统设计
论述AFDX网络终端系统设计在飞机AFDX网络传输中,终端系统有着不可替代的巨大作用。
航电各系统计算机通过终端系统接入AFDX网络,在IMA的设计中,终端系统同样起到巨大的作用。
一个航电IMA机柜往往可以同时支持多个航电应用程序,而这些应用程序可以通过同一个终端系统来实现与AFDX网络的对接。
终端系统的职责是通过虚拟链路来管理数据的传递和接受。
终端功能的功能架构大体可分为两路:接收路径和发送路径。
1接收路径接收路径管理着从外部系统发送来的数据。
一般终端系统的物理接口与所属网络冗余数量一致,在AFDX系统中,每个物理端口都连接着一个100或1000Base-T的AFDX网络。
数据先进入FIFO队列,然后从物理接口传送进入接收缓存器。
每个接受缓存器都与一个独立的完整性检查模块(INTEGRITY CHECKINGMODULES)相连接。
通过此步骤,不合格的帧将会被过滤。
剩余数据将会进入冗余管理器模块(REDUNDANCY MANAGEMENT MODULE)。
冗余管理器模块会从同一个虚拟链路中提取出冗余帧并确保只有一个帧可以通过。
在这个过程中,冗余管理器模块会从虚拟链路数据库(VLID DATABASE)中提取有用的虚拟链路的信息。
之后,数据将会发送至通信端口(COMMUNICATION PORTS)并由目的应用软件所接收。
图1终端系统接受路径功能模块1.1完整性检查模块此模块负责每个网络和每条虚拟链路中的完整性检查工作。
完整性检查的基础是基于每个帧的顺序号。
在每条虚拟链路中,帧的顺序号是独立的分配系统。
在帧的初始阶段,每个帧都会被分配一个不同的顺序号。
如果检测到两个连续帧的顺序号之间的间隔不为“1”,则称此种情况为“连续帧丢失”。
此种帧为不合格帧并且被完整性检查模块所自动丢弃。
在完整性检查模块之后,通过同一个物理接口的所有数据帧再次经过FIFO队列排队并进入下一个模块—冗余管理模块。
1.2冗余管理模块(去除功能)图2冗余模块接收帧处理过程在AFDX网络中,数据帧同时在几个不同网络上传播,因此当到达接收端时,这些数据帧的额外副本需要被删除。
基于AFDX终端系统测试的研究
De i n n m pl m e a i n fa Te tEq i e sg a d I e nt to o s u pm nt
rsa hcce adtr nscnt r e ndb F X(vo isul u lxs i hdet nt hc r db ru ae n eer y l, ee c mii e kidf e yA D ainc ld pe wt e he e)w ihif me yAi sbsdo i t wo s i f c r so b
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基于FPGA的千兆级AFDX端系统设计与实现
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Key words:Gigabit;avionics full duplex switched Ethemet(AFDX);AFDX end system;field programmable gate array(FPGA)
AFDX网络终端软件测试策略的研究与应用
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维普资讯
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维普资讯
AD F X网络终端软件测试 策略 的研究 与应用 王辉等
20 0 6年 l 2月第 3 7卷第 4期 ( 总第 15期) 2
A D 网络终端软件测试策略的研 究与应用 FX
王 辉 ,陈 卓 ,刘 宁 。
(. 1 中国航空无线电电子研究所,上海 20 3;2 023 . 海军驻上海地区航空军事代表室,上海 203 ) 02 3
基于AFDX终端系统测试的研究_夏大鹏
收稿日期:2011-03-28;修回日期:2011-06-01基金项目:2009年国家新增中央投资电子信息产业振兴基金资助项目(发改投资2009-1168)作者简介:夏大鹏(1981-),男,陕西渭南人,硕士,助理工程师,研究方向为数字集成电路设计和验证等;田泽,博士,研究员,研究方向为设计嵌入式系统设计设计等。
基于AFDX 终端系统测试的研究夏大鹏,田泽(中国航空计算技术研究所,陕西西安710068)摘要:AFDX 是为满足商用航空飞行器对高传输速率、健壮性和兼容性的要求,同时为降低成本,并缩短开发周期,空客公司充分利用商业货架COTS 硬件产品形成的确定性网络。
在新一代的飞机研制中,航空电子系统是大型客机系统的重要组成部分之一,是大型客机的大脑和神经中枢,而AFDX 网络是航空电子系统的枢纽和核心。
在实际应用中,由于AFDX 终端系统的性能指标直接影响着整个系统的传输性能,因此需要对AFDX 终端系统的性能进行综合测试。
为此,文中构建了一套AFDX 终端系统的测试方法,并对其软硬件及测试方法进行了详细介绍。
关键词:AFDX ;终端系统;测试平台;确定性;性能中图分类号:TP39文献标识码:A文章编号:1673-629X (2011)08-0192-04Design and Implementation of a Test Equipment for AFDX End SystemXIA Da-peng ,TIAN Ze(China Aeronautics Computing Technique Research Institute ,Xi ’an 710068,China )Abstract :To comply with the requirement of the transmission speed ,robust and compatibility of the aircraft ,and also lower the cost and research cycle ,a deterministic network is defined by AFDX (avionics full duplex switched ehternet )which is formed by Airbus based on COTS hardware products.In the research development progress of new generation aerocraft ,avionics system that is the most important part of airbus is seemed as the brain and nerve centre of airbus ,furthermore AFDX (avionics full duplex switched ethernet )network is the hinge and core of the avionics system.Because the performance of AFDX end system influences the transmission speed of the avionics directly ,integrated tests should be taken to ensure the performance of the end system.Therefore ,it presents a test technique for the AFDX end system ,and illustrates the details about the association of the hardware and software along with the test method.Key words :AFDX ;end system ;test equipment ;deterministic ;performance0引言由于通信和IT 产业需求的大力驱动,电子器件和技术逐渐发展,商业化发展所带来的性能提升要远大于在航空航天领域达到的高度,并成为发展的主流,这预示着商业化产品技术将得到更为广泛的应用。
AFDX网络仿真系统设计与研究
AFDX 网络 仿 真 系统 的 设 计 方 案 ,建 立 了 以 端 系统 、交 换 机 为核 心 ,以仿 真 、监 控 、加 载 、管 理 系列 AFDX 网络 设 备 为 辅
助 的 AFDX 网 络 仿 真 测 试 系统 ,并 详 细 说 明 了各 个 组 成 部 分 ,用 户 可 通 过 本 平 台 对 AFDX 网 络 通 信 机 制 、原 理 以 及 应
Design and research of AFDX network simulation system
Suo Gaohua ,Liu Honghong ,W ang Zhi 一,Sun Haiyang (1.Xi an Xiangteng Microelectronics Technology CO.,LTD,Xi an 710068,China;
西安绷腾 徽电子科 技有限公 司
AFDX网络技术
AFDX网络仿真系统设计 与研究
索 高 华 ,刘 红 红 ,王 治 一,孙 海 洋
(1.西 安 翔 腾 微 电 子 科 技 有 限 公 司 ,陕 西 西 安 710068;2.中 航 工 业 西 安 航 空 计 算 技 术 研 究 所 ,陕 西 西 安 710068; 3.集 成 电 路 与 微 系 统 设 计 航 空 科 技 重 点 实 验 室 ,陕 西 西 安 710068)
文 献 标 识 码 :A
DOI:10.16157/i.issn.0258—7998.2016.04.005
中 文 引 用 格 式 :索 高 华 ,刘 红 红 ,王 治 ,等 .AFDX 网 络 仿 真 系 统 设 计 与 研 究 [J].电 子 技 术 应 用 ,2016,42(4):18—21. 英 文 引 用 格 式 :Suo Gaohua,Liu Honghong,Wang Zhi,et a 1.Design and research of AFDX network simulation system[J].Application of Electronic Technique,2016,42(4):18-21.
基于自研AFDX网络端系统芯片的模块设计与实现
中 文 引 用 格 式 : 夏 大 鹏 ,辛 江 波 ,潘 彬 ,等 .基 于 自 研 AFDX 网 络 端 系 统 芯 片 的 模 块 设 计 与 实 现 【J].电 子 技 术 应 用 ,2016,42 (4):15—17. 英 文 引 用 格 式 :Xia Dapeng,Xin Jiangbo,Pan Bin,et a1. I11e design and implementation of the module based on AFDX network end system chip[J】.Application of Electronic Technique,2016,42(4):15一l7.
3.西 安 翔 腾 微 电 子 科 技 有 限 公 司 ,陕 西 西 安 710068)
摘 要 : 国 外 对 AFDX 网络 核 心 产 品 的 垄 断 严 重 制 约 了我 国 AFDX 网 络 技 术 的 发 展 ,难 以 建 立 完 整 的 AFDX 网络 产
品 体 系 。提 出 了 一 种 基 于 自研 AFDX 网 络 端 系 统 芯 片 的 模 块 设 计 方 法 ,从 软 硬 件 设 计 角 度 阐 述 模 块 的 设 计 与 实 现 过
AFDX 端 系 统 模 块 的 自主 保 障 、自 主 可 控 。
关 键 词 :AFDX ;端 系 统 芯 片 ;模 块 设 计 ;PMC;PCI;CPCI
中 图 分 类 号 :V243.1
文 献 标 识 码 :A
DOI:10.16157/i.issn。0258—7998.2016.04.004
The design and implementatio network end system chip
基于AFDX的航空数据网络终端设备设计
在 国外 先进 的 民航 飞机 中得 到 应 用 , 国 “ 型 飞机 我 大 研 制重 大科技 专项 ” 准 备将 A D 正 F X作 为 商用 飞 机航
空 电子互 联 的解决方 案 。 本文 参照 航空 标 准 A I C 6 ( a 7 中对 A D RN 64 Pn ) FX
的规 定 , A D 网 络 中 的 两 种 关 键 终 端 设 备 对 FX AD F X终端 和 A D F X交 换 机进 行 了功 能 分 析 , 设 计 并 了相 应解决 方 案 。新 方 案采 用 F G P A芯 片构 造 A D FX 协议 栈 , 成 针 对 传 统 A I C 2 完 R N 4 9总 线设 备 的 A D FX 通信 终端硬 件 和软件初 步设计 。
s se a d ARI 4 9 s b s se . o u ci n r c iv d i h a . tlo sfr a n e t ain o y tm n NC 2 u y t ms S me ES f n t sa e a h e e n t e l b I o k n i v si to f o o g t e p si ii rC0M AC o a o tAF h o sb l y f t o t d p DX. K e r s ar rf aa n t r AFDX : y wo d : ic atd t e wo k; ARI NC4 9; vo i ss se 2 a in c y t m
应 用 先 进 的 AF DX 网络 技 术 做 了积 极 的探 讨 。
关键 词 : 空数据 网络 ; F X; R N 4 9 航 空 电子 系统 航 A D A IC 2 ;
中图分类号 :N 1 .2 T 950
AFDX网络端系统芯片架构的研究与设计
I、D P U P协议 的处 理 , 以及 采样 、 队列 和 S P通信 端 口 A
的处理 。 下面通过对 A D 网络端 系统发送 、 收处 理过 FX 接 程进行分 析。
AD F X网络消息发送处理过程 见 图 2 。 AD F X网络端系 统发 送处 理 过程 , 一个 典 型 的 是 多层协议 叠加处 理 的过程 , 主机 在发 送缓 冲 区中创建
一
图3
端 系统接 收过 程
条消息 , 端系统确定 该消息所在 的 A D F X通信端 E , l
( C 目的地 址 、 MA 目的 I P地址 、 I 源 P地
AD F X网络端系统接收过 程 , 与发送 类似 , 当接收 到一帧数 据 , 首先提取帧 数据 中的 网络通信 地址 五元 组(A M C目的地址 、 目的 I P地址 、 I 源 P地址 、 目的 U P D
究方 向为 SC设计和验证等 ; 泽 , 士, o 田 博 研究员 , 研究方 向为 SC o 设计 、 L I V S 设计 、 嵌入式系统开发 和应用 。
・
16・ 6
计算机技术与发展
第 2 卷 1
理 的时间 , 但是 , 硬件 设计 需要 消耗 寄存器 资源 , 设计 更改代价大 , 比较适 合通用 的 、 能 简单 的、 功 固定 的设 计 ¨ 。软件设计需 占用微 处理器 资源 , 通过 软件 串行 执行 , 特点是设 计灵活 , 改容易 ]能够在 基本 没有 更 ,
服务质量 ( O ) Q S 。 文中从 A I C 6 a 7 RN 6 4pr 标准 协议 出发 , t 通过研究
间 , 过采样 、 通 队列 、A S P三类 端 口 3, 用信箱 ( - 采 ] Ma
民用飞机高速航电系统AFDX网络设计与分析
民用飞机高速航 电系统 A D F X网络设计与分析
王 红春 何 , 锋。
(.中 国航 空计 算技 术研 究 所 , 陕西 西安 70 6;2 1 108 .北京 航 空航 天 大 学 电子信 息工 程 学院 ,北 京 109) 0 11
关 键 词 : 空 电 子 全 双 工 交 换 网 络 ; 网络 设 计 ; 交换 机 体 系 结 构 ; 端 系 统 体 系结 构 : 网 络 测 试 航
中 图法分 类号 : P 9 T 33
文 献标识 码 : A
文章 编号 :0 07 2 2 1) 1 630 10—04(0 1 1- 3—5 3
t eb sso t e a ay i o AF h a i f h n l ss f DX c n l g h r ce it s t ei l me t r o u i n wi ha d e d s se a c i cu e aep o t h o o y c a a trsi , h mp e n a y s l t s o s t n n y t m h t t r r - e c o t c r e r p s d i cu i g s th fa l r g r f c l i g s h d l ga df r r i gm e h im ,a d e ds s m i u l ik s h d l g o e , n l dn wi mef t i ,ta i n , c e u i n wa d n c a s c r i en i po c n o n n n y t v r a n e u i , e t l c n r d n a c n g me t p o o o t c eu d n y ma a e n , r t c l a k i lme tto t o . T ep a t a DX wic d e d s se p o u t a ed v l p d s mp e n a i n meh d h r ci l c AF s th a n y t m r d c s e e o e , n r n o r s o d n o f u ai , i l t n a al dt l e in d smu t e u l , a d t ec re p n ig c n g r t n smu ai n a d d t a o s ed sg e i l n o sy wh c r v d o l t o u in t h i o o o o r a a ihp o i eac mp ee s l t o o AF DX e wo k i lm e tto . Ac o d n h u c in l y a dp ro m a c s o eAF n t r mp e n ai n c r i g t t ef n t a i e f r n e t t n t DX ewo k t s p a f r o o t n e h n t r e t lto m, t e r s l h e u t s s o t a e d sg e DX e o k s t ha d e d s se p o u t l a if e h w t h e in d AF h t n t r wi n n y t m r d c sf l s ts t w c u y y h ARI 6 tn a da dme t e l i , d t r NC 6 4 s d r n e a- me a r t ee — mi a ea dr l b ed t a s s in d ma d f h i h s e d a i n c e o k n t n ei l aatn miso e n so e h g -p e v o isn t r . a r t w Ke r s a i n c l d p e wi h d n t o k n t o k d s n s t ha c i cu e e d s se a c i cu e n t r si g y wo d : v o isf l u lx s t e e u c w r; e w r e i ; wi r h t t r ; n y tm h t t r ; ewo k t t g c e r e e n
AFDX网络管理技术研究
AFDX网络管理技术研究发布时间:2022-11-29T08:10:30.332Z 来源:《科学与技术》2022年8月15期作者:刘晓锋宋娅周磊[导读] AFDX网络已广泛应用于轰运类飞机航电系统信息交互刘晓锋宋娅周磊中航西安飞机工业集团股份有限公司西安 710089摘要:AFDX网络已广泛应用于轰运类飞机航电系统信息交互,对其实行有效的监控管理是保证航电应用有效运行的基础。
本文从管理信息库、SNMP协议、构型管理、故障管理和配置管理等5个方面对AFDX网络管理技术进行了分析研究并给出具体实例。
关键字:AFDX;MIB;SNMPAbstract: AFDX network already is more extensively applied to avionics system of bomber-transport airplane for information to hand over with each other, as to it's practice an effective supervision management that is a foundation for avionics application. This text is analysis and research to the AFDX networks from the management information database and SNMP agreement, reached management, break down the management and allocation manage etc. in addition give an application.Key words: AFDX; MIB; SNMP0 引言在某型机能力提升项目中,通过对原装机的航电网络系统进行分析,得出其拓扑结构复杂、扩展能力有限,已无法适应后期的加改装,因此采用了AFDX网络进行数据传输。
AFDX网络设备电磁兼容设计方法分析
AFDX网络设备电磁兼容设计方法分析AFDX(Avionics Full-Duplex Switched Ethernet)网络是一种用于航空电子系统的高可靠性、实时性的数据通信网络。
由于电磁兼容性的要求,在设计AFDX网络设备时需要考虑电磁兼容性的因素。
本文将分析AFDX网络设备的电磁兼容性设计方法。
1. 分析电磁兼容性要求:根据AFDX网络设备的工作环境和工作要求,分析其所需要满足的电磁兼容性要求。
这些要求可能包括电磁泄漏限值、电磁抗扰度等。
2. 设计电磁屏蔽结构:采用适当的电磁屏蔽结构来保护AFDX网络设备。
这可以包括使用金属外壳、金属屏蔽罩、金属屏蔽隔板等来限制电磁泄漏和抑制外部电磁干扰。
3. 优化电磁路径:对于AFDX网络设备内部的电磁路径进行优化设计,以减少电磁干扰的传播和影响。
这可以包括优化布线、降低线路长度、提高线路的屏蔽性能等。
4. 使用抗干扰元件:在AFDX网络设备中使用抗干扰元件,例如抗干扰电容、抗干扰电感等,以提高设备的抗干扰能力。
5. 进行电磁兼容性测试:在设计完成后,进行电磁兼容性测试,以验证设计的有效性。
这可以包括电磁泄漏测试、电磁抗扰度测试等。
除了以上的设计方法,还可以在AFDX网络设备的电磁兼容性设计中采用其他一些措施。
使用电磁兼容性软件进行仿真和分析,以指导设计过程;使用低干扰的电源和传输介质,以减少电磁干扰的源头等。
在进行AFDX网络设备的电磁兼容性设计时,需要注意以下几点:1. 全面考虑电磁兼容性的要求:电磁兼容性设计不仅仅包括对电磁泄漏的控制,还需要考虑设备的抗干扰能力,以保证设备在各种电磁环境下的可靠性。
2. 与其他设备的兼容性:AFDX网络设备需要与其他设备进行数据交换,因此需要与其他设备的电磁兼容性要求相匹配,以保证整个系统的电磁兼容性。
3. 频率范围的考虑:AFDX网络设备工作的频率范围较广,需要考虑不同频段的电磁兼容性要求,例如射频干扰、电源线干扰等。
AFDX网络设备电磁兼容设计方法分析
AFDX网络设备电磁兼容设计方法分析AFDX网络是一种适用于飞机电子舱内数据传输的网络标准,它使用了双绞线或者光纤进行数据传输,并且采用了以太网协议的数据包传输方式。
AFDX网络的设计需要考虑到电磁兼容性(EMC)问题,以确保系统的可靠性和稳定性。
本文将对AFDX网络设备的电磁兼容设计方法进行分析,以提高设备的抗干扰能力和电磁兼容性。
在飞机电子舱内,存在着大量的电磁辐射源和敏感设备,这些设备之间可能会产生电磁干扰。
为了保证飞机电子设备的正常工作,AFDX网络设备的电磁兼容性设计显得尤为重要。
良好的电磁兼容性设计可以有效地减少电磁干扰的发生,提高系统的可靠性和稳定性,保证飞行安全。
1. 设备结构设计AFDX网络设备的结构设计需要考虑到电磁屏蔽和防护的问题,以减少电磁辐射的传播和干扰。
在设备的外壳和内部电路板上添加合适的屏蔽结构和材料,如金属屏蔽罩、铁氧体材料等,可以有效地隔离电磁辐射和提高设备的抗干扰能力。
2. 电路设计AFDX网络设备的电路设计需要遵循电磁兼容性的原则,采用一些抗干扰的设计技术,如差模传输、平衡传输、滤波等。
差模传输可以减少共模干扰的影响,平衡传输可以降低传输线路的串扰和辐射,滤波可以有效地滤除高频噪声和干扰信号。
在电路布局和接线设计上,也要避免信号线路的交叉和环路,减少电磁干扰的产生。
3. 接口设计AFDX网络设备的接口设计需要考虑到外部设备的电磁兼容性,确保设备与外部设备的接口稳定可靠。
在接口设计上,可以采用屏蔽连接器、过滤器等技术,以降低电磁干扰的影响。
对于高频信号和时钟信号的传输,也需要采取适当的防护措施,以保证信号的稳定和可靠。
4. 系统集成设计在AFDX网络系统的集成设计中,要考虑到不同设备之间可能存在的电磁干扰问题,进行合理的电磁兼容性设计。
对于系统中的各个设备和模块,要进行充分的测试和验证,确保它们的电磁兼容性符合要求。
对于系统的电源系统、地线系统等也要进行合理的设计和布局,以减少共模干扰的影响。
AFDX网络设备电磁兼容设计方法分析
AFDX网络设备电磁兼容设计方法分析AFDX(Avionics Full-Duplex Switched Ethernet)是一种用于飞机航空电子系统的高可靠性数据总线网络。
由于飞机电子设备中的电磁干扰对飞行安全和通信系统性能至关重要,因此对AFDX网络设备的电磁兼容性设计至关重要。
本文将分析AFDX网络设备的电磁兼容性设计方法。
AFDX网络设备的电磁兼容性设计需考虑电磁辐射和抗干扰能力两个方面。
对于电磁辐射,应合理布局和设计电磁辐射源,采用屏蔽和接地等措施降低电磁辐射。
对于抗干扰能力,应考虑设备的抗干扰性能,例如采用抗干扰滤波器、抑制器等。
1. 设备的电源线应采用低阻抗、高抗干扰的设计,以降低电磁干扰的传播。
2. 设备的屏蔽应采用金属壳、金属层、电磁屏蔽罩等,以阻止电磁辐射的传播。
设备内部的屏蔽也应细心设计,以避免不必要的电磁辐射。
3. 设备的接地系统应设计合理,以保证设备的电流回路良好地闭合。
要避免共模和差模干扰,接地系统的阻抗应保持低。
4. 设备应采用抗干扰和抑制技术,以提高设备的抗干扰能力。
在输入和输出端口上使用抗干扰滤波器,以限制干扰信号的传播。
5. 设备的电路板布局应合理,避免信号线和电源线的相互干扰。
信号线的长度应尽量控制在合理范围内,避免信号的互相干扰。
对于AFDX网络设备的电磁兼容性设计过程中的测试和验证也是非常重要的。
应通过电磁兼容性测试仪器对设备进行测试,确保设备符合相关的电磁兼容性标准和特性。
AFDX网络设备的电磁兼容性设计方法包括合理布局和设计电磁辐射源、采用屏蔽和接地等措施降低电磁辐射;采用低阻抗、高抗干扰的设计电源线;采用金属壳、金属层、电磁屏蔽罩等进行屏蔽;设计合理的接地系统;采用抗干扰和抑制技术提高抗干扰能力;合理布局电路板;以及通过测试和验证确保设备的电磁兼容性。
基于CPCI接口的AFDX终端测试板卡通讯模块设计研究
通道的相应参数,该信息通过CPCI接口传送至可编程芯片,可编程芯片内的处理器单元根据PC机下传的参数来设置发送通道的相关寄存器参数,同时该消息经过流量整形模块,进行规接口) 接口,即媒体独立接口,它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。
它包括一个数据接口,以及一个MAC 和PHY之间的管理接口。
数据接口包括分别用于发送器和接收器的两条独
图1 系统硬件架构框图图2 CPCI接口电源管理模块
Design Ideas
立信道。
每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。
MII数据接口总共需要16个信号。
管理接口是个双信号接口:一个是时钟信号,另一个是数据信号。
通过管理接口,上层能监视和控制PHY。
本设计中采用的是双PHY芯片共用一个25MHz的外部晶振提供工作时钟,这样可以保证双冗余的PHY完全工作同步。
CPCI接口电源电路分析
热插拔功能主要用于CPCI设备,热插拔功能允许板卡随意从设备中插过流信息反馈至LTC1643L电源管理器,同时切断电源供应,起到电源过流保护的功能。
FPGA与PCI9030接口模块时序分析在PCI9030与本地FPGA之间的通信分为直接主模式(Direct Master Mode)、直接从模式(Direct Slave Mode)和DMA模式。
由于PCI通信要AFDX网络的10M/100M通讯速率,这里采用直接从模式,工作时序如图3所示,PCI9030为主,FPGA为从。
LHOLD为输出,声明使用本地地址
图3 PCI9056本地连接读写时序。
AFDX交换机的硬件设计与应用研究
西安电子科技大学硕士学位论文AFDX交换机的硬件设计与应用研究姓名:陈杰群申请学位级别:硕士专业:通信与信息系统指导教师:邱智亮20100101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已不能够满足上述需求。
ARINC664作为新一代的机载数据网络标准,其第七部分规范了航空电子系统专用的航空全双工以太网(Avionics Full-Duplex Ethernet,简称AFDX)解决方案,它在传统的以太网基础上采用商用的现成技术和开放式标准,通过引入虚链路的概念模拟了一个点到点、点到多点、具有确定性QoS保证和冗余结构的可靠性网络。
本文结合实验室承担的科研项目—“航空全双工以太网交换机的设计与实现”,设计出符合ARINC664规范的核心交换芯片及AFDX交换机,同时给出符合ARINC664规范的几种航空网络增强功能的原理设计,为构建新一代的航空数据通信网络提供高可靠性、高效率的解决方案。
本文首先概括介绍了航空电子总线技术的发展历程,分析了AFDX产生的原因、特点、优势和发展前景,重点叙述了ARINC664规范和网络构架;其次详细阐述了AFDX交换机的硬件电路设计,其中包括交换电路和嵌入式CPU控制电路,及修改BSP包移植VxWorks操作系统的过程;然后详细描述了交换机的实际调试和测试的情况,验证了交换机系统设计的正确性,证明系统设计达到预期目标。
最后根据规范和航空应用要求详细介绍了AFDX网络几种增强功能应用的设计方案,包括交换机的状态转移、故障检测功能、交换机端系统和AFDX网络时间同步,并对设计中的关键问题进行了细致说明。
关键词:航空全双工以太网硬件设计BSP 航空网络增强功能ABSTRACTWith the development of avionics electronic system, moving and sharing information between systems increase requirements of real-time and reliability. Further more, for both passenger entertainment and flexibility on maintenance, the common used avionics bus technology can not meet the needs. As a new generation of aircraft data network (AND) specification, ARINC664 defines an Avionics Full-Duplex Ethernet (AFDX) in part 7. AFDX adopts Commercial Off-The-Shelf(COTS) technology and open standards based on traditional Ethernet. It provides QoS guarantee and reliability for a point to point network through introducing Virtual Link(VL) technology.A switch solution compliant with ARINC664 specification is presented in this thesis which is based on the application research project “Design and Implement of AFDX Switch”. And at the same time, the design of several enhancements of Avionics network is raised. So the whole solution of the next generation avionics data bus is presented systemically.Firstly, the development history of the avionic bus is briefly introduced, and the cause, features, predominance and prospects of AFDX is described. ARINC664 specification and Network Architecture is analyzed mainly. Then the hardware circuit design of the switch board is introduced in details, which including switch circuit and CPU control circuit, and the process of transplanting VxWorks operating system by modifying the BSP is described. And then the debugging and testing results of the switch are depicted. With the support of testing results, it is proved that the design of the whole switch is correct and achieves the requirement predefined. At last, based on the specification and the requirements of aerospace applications, the design of several enhancements of Avionics network is introduced, which including state transition of switch, fault detection, the end-system of switch and time synchronization of AFDX network.Keywords: AFDX Hardware design BSP Avionics Network Enhancements西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及所取得的研究成果。
基于FPGA的AFDX端系统协议芯片的设计与实现_张志
#422#计算机测量与控制.2010.18(2) Computer Measurement &Control设计与应用收稿日期:20091011; 修回日期:20091110。
基金项目:国防/十一五0预研项目(B2720060300)。
作者简介:张 志(1983),男,吉林人,硕士研究生,主要从事测控与嵌入式技术方向的研究。
翟正军(1965),男,河南洛阳人,教授,主要从事计算机测控与仿真技术方向的研究。
文章编号:16714598(2010)02042203 中图分类号:T N915文献标识码:A基于FPGA 的AFDX 端系统协议芯片的设计与实现张 志,翟正军,姚方圆(西北工业大学计算机学院,陕西西安 710072)摘要:航空电子全双工交换以太网(AFDX)是下一代航空数据网络的最佳选择,AFDX 端系统保证了AFDX 网络航电系统之间数据交换的安全和可靠性;为了研制具有我国自主产权的新型机载数据网络端系统协议芯片,基于ARINC 664规范第7部分,提出符合该规范的基于FPGA 的AFDX 端系统协议芯片和相应AFDX 端系统板卡的设计方案,并给出关键模块的具体实现;通过对端系统协议芯片进行测试验证,证明该端系统协议芯片符合AFDX 协议标准,具有较高的通信性能及稳定性,可为新一代航空电子设备中的数据通信提供保障。
关键词:航空电子全双工交换式以太网;端系统;现场可编程门阵列Design and Implementation of AFDX End -System Protocol C hip Based on FPGAZhang Zhi,Zhai Zheng jun,Yao Fangy uan(Schoo l o f Co mputer Science,N or thwestern Po ly technical U niversity,Xi p an 710072,China)Abstract:Avionics Full Duplex S witched Ethern et (AFDX)is the bes t choice of nex t-generation avionics data netw ork s.In the AFDX n etw ork,th e data ex change p s security and reliability of avionics sys tems are ensu red b y AFDX end sys tem.In order to develop a new type of end-sys tem protocol chip us ed in aircraft-borne netw ork w hose property ow ned by Ch ina,based on the analysis of ARINC664s pecification part 7,this paper provides a solu tion of AFDX End -System (ES )protocol chip based on FPGA and cor respondin g AFDX End-System Card,it also gives the realization of k ey m odu les of protocol chip.By testin g and verification of th e E S chip,it is p roved that the chip tallies th e standard of AFDX protocol,h as high commun ication performance and s tability,and can provide guarantee for th e data commun ication in th e next gen eration of avionics devices.Key words :avionics full duplex sw itched E th ern et (AFDX);AFDX end-system;FPGA0 引言AF DX 作为近两年来最先进的用于航空电子系统的通用通信链路,首次将网络化技术成功地引入到了航空电子系统中[1]。
AFDX端系统关键技术的研究与实现
第 35 卷 第 5 期 Vol.35 No.5
计算机工程 Computer Engineering
1 AFDX 协议研究
AFDX 协议可以划分为 5 层:应用层,传输层,网际层, 数据链路层和物理层。在应用层,应用程序通过 AFDX 端口 发送消息。每个 AFDX 端口与一个本地 UDP 端口相对应。 在传输层和网际层,AFDX 使用 ARINC 664 Pt.3 规定的 TCP/IP 协议簇。AFDX 的链路层和普通以太网有较大差别, 它具有用于数据传输确定性控制的流量整形和实时调度机 制。物理层使用 ARINC 664 Pt.2 标准。
发送时间槽的起始时刻。最后将组装好的数据帧挂在相应的
发送缓冲队列中。
本文主要关注流量整形与实时调度的实现。使用上面定
义的数据结构,可以将流量整形器和调度器整合为一个模块,
从而简化系统设计。流量整形与调度综合算法的伪代码如下:
2009 年 3 月 March 2009
·博士论文·
文章编号:1000—3428(2009)05—0001—03 文献标识码:A
中图分类号:TP3
AFDX 端系统关键技术的研究与实现
陈 昕 1,2,3,周拥军 3,万剑雄 2
(1. 清华大学计算机科学与技术系,北京 100084;2. 北京信息科技大学信息安全系,北京 100101; 3. 洛阳光电设备研究所电子部,洛阳 471009)
//需要重新校准时间槽
AFDX应用分析
104航空制造技术·2010 年第3 期AFDX应用分析A F D X 全称为航空电子全双工交换式以太网(A v i o n i c s F u l l D u p l e x S w i t c h e d E t h e r n e t,A F D X),它是为在航空子系统之间进行数据交换而定义的一种协议(I E E E 802.3和A R I N C 664 Part7)标准,是基于ARINC429和1553B 基础之上的一种总线通信协议规范(ARINC664)。
AFDX 的组成AFDX 具有拓展的网络拓扑,它的拓扑结构为星型。
A F D X 网络主要由端系统、A F D X 交换机以及传输链路组成,如图1所示。
端系统是构成AFDX 网络的一种重要网络元件,它嵌入在每个航空电子子系统中,将子系统与A F D X 网络连接起来,负责消息的发送和接收。
A F D X“确定型网络”的特性主要由端系统实现,这些特性主要包括流量整形、完整性检测和冗余管理等。
GE 智能平台 郑锡平交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
相比于商用以太网交换机,A F D X 交换机具备了过滤功能、交换功能、故障隔离以及静态路由等特点。
每个端系统分别与A F D X 交换机相连,每台交换机大约能连接20个端系统,形成接入交换网络;A F D X 交换机之间通过背板总线连接,形成骨干交换网络。
每个航空电子子系统采用全双工方式用2对双绞线直接连接在交换机上,一对用来发送(T X),一对用来接收(R X)。
这样就消除了半双工以太网中遇到的争夺问题。
在实际中,会使用一个冗余的交换机。
AFDX 帧结构A F D X 网络中传输的信号和以太网一样是以帧的形式存在的,帧是以太网通信信号的基本单元。
A F D X 帧结构遵守由I E E E 802.3标准规范的以太网帧结构。
A F D X 网络在运行时需要2个互为冗余的交换网络(网络A 和网络B),AFDX 通过冗余路径来提高网络的可靠性。
AFDX网络设备电磁兼容设计方法分析
AFDX网络设备电磁兼容设计方法分析随着现代飞行器对数据通信的需求不断增加,AFDX(Avionics Full Duplex Switched Ethernet)网络在航空电子系统中得到了广泛的应用。
AFDX网络以其高可靠性、实时性和高带宽的特点,成为了航空领域数据通信的主要选择。
航空电子系统作为安全关键系统,对电磁干扰的抵抗能力要求极高,因此在设计AFDX网络设备时必须考虑其电磁兼容性(EMC)。
本文将从电磁兼容设计的角度,分析AFDX网络设备的设计方法,探讨如何提高其电磁兼容性,以满足航空电子系统对EMC的要求。
AFDX网络设备在设计过程中需要考虑以下几个方面的电磁兼容性问题:1. 电磁传播特性:AFDX网络设备的电磁传播特性是影响其电磁兼容性的重要因素。
在设计过程中,需要考虑网络设备本身产生的电磁辐射和对外部电磁干扰的抵抗能力。
合理的布局和屏蔽设计可以有效地减小电磁辐射,并提高设备的抗干扰能力。
3. 电源线设计:电源线是AFDX网络设备的电磁干扰源之一,设计合理的电源线可以减小电磁辐射,并提高设备的抗干扰能力。
在设计过程中,可以采用滤波器等技术手段,对电源线进行干扰抑制,提高设备的电磁兼容性。
1. 优化PCB布局:合理的PCB布局可以降低信号线路和电源线路之间的干扰,减小电磁辐射强度。
在设计过程中,可以采用分层布局、差分传输线路等技术手段,降低PCB的电磁辐射和敏感度,提高设备的抗干扰能力。
3. 采用屏蔽和滤波技术:在设计过程中,可以采用屏蔽罩、屏蔽壳体和滤波器等技术手段,对关键部件和敏感信号线路进行屏蔽和滤波,降低电磁辐射和提高抗干扰能力。
4. 进行电磁兼容性测试:在设计过程中,可以通过实验室测试和仿真分析等手段,对AFDX网络设备的电磁兼容性进行评估和验证,及时发现和解决潜在的问题,提高设备的电磁兼容性。
三、结语AFDX网络设备作为航空电子系统的重要组成部分,其电磁兼容性对系统的可靠性和安全性具有重要的影响。
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彭杰 , 董文岳 , 蒋 晓华 , 代成威 ( 珠 海欧 比特控制工程股份有 限公 司, 广东 珠海, 5 1 9 0 8 0 )
摘要 : 本文在研究航 空全双工交换式以太网 ( A v i o n i c s F u l 1 D u p l e x S w i t c h e d E t h e r n e t , A F D X ) 实时
传输 协议 的基础 上 , 分析 了 A F D X网络 的组成 架 构 , 设 计 了双 冗余 A F D X终端 系统 的硬 件 系统 , 并分 析 了 整 个硬 件 系统 的各 个模 块 的设计 和 功能 , 为A F D X网络 交换 机 的研 发打 下 了良好 的基础 。
关键 词 : A F D X终端 ; 实时以 太 网; A F D X交换 机 ; P C I 9 0 5 6
Ke y wo r ds: AFDX t e r mi na l ; r e a l - t i me e t h e r ne t ; AFDX s wi t c h ; PCI 9 0 56
1 引言
A F D X是 目前 世界 上较 先 进 的航 空 电子 网络数 据传 输技 术 之一 ,与常 规 以太 网相 比 ,它具 有 实 时
统 设计 中从性 能 稳定 性 和结 构 简易 性 方 面 出发 , 选 择用 P L X公 司 生产 的 P C I 9 0 5 6芯 片 , 该 芯 片可 以设
性 能 稳 定 ,支持 1 O / 1 0 0 / 1 0 0 0 M 以太 网传 输 ,支 持 G MI I , R G MI I , S G MI I , T B I , R T B I 等 通信 传 输模 式 , 为 了双 冗余 P H Y接 口实现 同步 数据传 输 ,本设 计 中 ,
A F D X终端 I P核 的实现 方法 。本 文在 研究 A F D X航
电系统网络传输协议的基础上 ,分析基于 P C I 接口
的A F D X端系统 的硬 件实 现架 构 ,并着 重分 析硬 件 系统各 个组 成部 分 的功能 。
性、 可靠性高 、 带宽大和集成度高等特点 , 在航 空电
l a y a g o o d f o u n d a t i o n f o r t h e r e s e a r c h a n d d e v e l o p me n t o f t h e AF DX s w i t c h n e t wo r k .
( Z h u h a i O r b i t a C o n t r o l E n g i n e e r i n g C o . , L t d .Z h u h a i 5 1 9 0 8 0 , C h i n a )
Ab s t r a c t : T h i s p a p e r b a s e d o n A v i a t i o n f u l l — d u p l e x s w i t c h e d E t h e r n e t ( A v i o n i c s F u l l D u p l e x S w i t c h e d E t h e r n e t , AF D X) r e a l - t i m e t r a n s p o r t p r o t o c o l , a n a l y s i s t h e c o m p o s i t i o n o f t h e A F D X n e t w o r k , d e s i g n a d u a l - r e d u n d a n t A F D X
ES h a r d wa r e s y s t e m, a n d a n a l y s i s t he de s i n g a nd f u n c t i o n li a t y o f t he v a io r u s mo d ul e s o f he t e n t i r e h a r d wa r e s y s t e m,
靠性角度分析 A F D X冗余调 度管理 ; 文献 分析 了
理 系统 。本设 计 中 P H Y物理 层芯 片选择 MA R V E L L 公 司生 产 的 型号 为 8 8 E1 1 1 1的 P H Y 芯 片 ,该 芯 片
外 一种方 式 就是采 用专用 P C I 协 议 芯片 。本终 端 系
为了 P HY的时序 完全 同步 ,这 里 双 P H Y共用 一个 2 5 MH z 的有源 晶振 。
子 领域 隐藏 着 巨大应用 潜力 。 文献『 I - 2 1 从 实时 l 生的角 度研究 了 A F D X 网络 的端 到 端 延 迟 性 ; 文献[ 引 从 可
2 A F D X 系 统概 述
航 空 全双 工交换 式 以太 网 ( A v i o n i c s F u l l D u p l e x
中文分类 号 : T N 9 1 5
文献标识 码 : A
AFDX Te r mi na l Sy s t e m Ha r dwa r e De s i g n a n d Appl i e d Re s e a r c h
பைடு நூலகம்
P E NG J i e , DONG We n — y u e , J I ANG Xi a o - h u a , DAI We i - w e i