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- 基于AFDX技术的航空通信系统的设计
- 作者： 李超 来源： 哈尔滨理工大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 全双工交换式以太网 实时 虚拟链路 冗余管理
- 描述： 随着通信技术、微电子技术和网络技术的发展,航空电子系统从综合化向着以信息交换为中心、高度综合化的深层发展,对超高速数据连接的需要也日益增长。为适应机载电子设备的实时性、可靠性、高带宽的需求,国际上制定了ARINC 664航空电子数据网络规范和标准。航空电子全双工交换式以太网(AFDX)为航空电子设备之间的数据交换提供了电气和协议的规范,它借鉴以太网成熟的技术,适应了机载航空电子系统的网络延迟确定性、安全性、可靠性、维护性的要求。在对航空电子总线的发展及研究现状概括的基础上,本文阐述了以太网的技术的优点和实时能力,并引入了全双工交换式以太网的概念。结合以全双工交换式太网技术的发展,分析了实现AFDX协议及其实时性的方法。通过搭建终端系统和交换机的软硬件平台,实现了基于AFDX技术的航空通信系统。在终端系统中,AFDX协议中的虚拟链路管理、冗余管理等功能在高性能FPGA(Virtex 5 FX30T)内部实现,并通过PCI 9054与主机进行通信;主机上的应用软件通过符合ARINC 653的通信API接口调用AFDX终端系统的驱动程序进行数据通信。使用FPGA内嵌的高性能MAC硬核,终端系统和交换机之间的通信速度可以达到线速,为实时性的实现提供了硬件支持。在交换机的设计中,论述了过滤和管理功能、交换功能、监控功能以及配置文件管理的设计和实现方法。为了满足AFDX协议中的实时性的要求,流量控制策略采用令牌桶算法(token-bucket algorithm),从而保证数据包可以无阻塞地交换。分析和测试表明,设计的AFDX网络系统可以为航空通信系统提供更大更稳定的带宽,提高系统的通信性能。