航空全雙工以太網(wǎng)交換機若干關鍵技術研究與實現(xiàn).pdf

1、以太網(wǎng)因其巨大的網(wǎng)絡基礎和長期的技術積累已成為當前局域網(wǎng)的主流傳輸技術，但為了滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的特殊需求，如現(xiàn)場環(huán)境、拓撲結構、可靠性等要求，必須對標準的IEEE802.3以太網(wǎng)協(xié)議做出調(diào)整和補充，以保證以太網(wǎng)技術在工業(yè)現(xiàn)場應用的可靠性，即我們常說的工業(yè)以太網(wǎng)。目前，在控制級通信網(wǎng)絡領域中，工業(yè)以太網(wǎng)解決方案已經(jīng)得到了廣泛的認可和接受。但不可否認的是工業(yè)以太網(wǎng)技術在向最底層的現(xiàn)場級控制系統(tǒng)滲透時遇到了難以克服的障礙--通信的實時性和確定

2、性。 ARINC664作為新一代的機載數(shù)據(jù)網(wǎng)絡標準，制定了航空系統(tǒng)專用的具有確定性QoS保證的實時以太網(wǎng)方案，已經(jīng)通過了航空電子委員會(AEEC)的審議并有著美好的發(fā)展前景和應用空間。美國波音公司和歐洲空中客車公司已經(jīng)根據(jù)該標準研制出了成熟的產(chǎn)品，并且投入了使用。不過由于西方國家高科技產(chǎn)品的對華限制，目前我國還沒有發(fā)布成熟的機載AFDX網(wǎng)絡設備產(chǎn)品。隨著“大型飛機”項目的啟動，我國航空事業(yè)的發(fā)展即將進入一個高峰期，設計出具有我

3、國自主產(chǎn)權的新一代數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備已經(jīng)成為一個現(xiàn)實而又迫切的目標。 結合實驗室承擔的科研項目--機載全雙工以太網(wǎng)(AFDX)交換機開發(fā)，即設計并實現(xiàn)滿足ARINC664標準第7部分“AircraftDataNetworkPart7AvionicsFullDuplexSwitchedEthernet(AFDX)Network”中定義的AFDX交換機及核心交換芯片，要求交換機支持16個100Mbps的以太網(wǎng)物理端口實現(xiàn)全雙工、無阻塞的

4、數(shù)據(jù)分組交換，本論文主要討論了交換系統(tǒng)存儲隊列管理模塊、數(shù)據(jù)交換總線模塊、端口監(jiān)測功能模塊的設計與實現(xiàn)以及AFDX整體網(wǎng)絡仿真及性能分析。存儲隊列管理給出了一種用于分組交換機緩存隊列鏈表管理的方法，提出了應用FPGA實現(xiàn)的設計方案，仿真結果和實際硬件測試證明了該設計方案具有高效簡單的特點；數(shù)據(jù)交換總線模塊將接收緩存、發(fā)送緩存和片外存儲器連接起來，完成數(shù)據(jù)幀由接收緩存經(jīng)片外存儲器至發(fā)送緩存的轉移。支持在調(diào)度器控制下的數(shù)據(jù)流的雙向、多播傳輸