AFDX 网络交换机

本文介绍了符合ARNIC664Part7规范的2路64位高速SSRAM外部存储器控制器,具备4个虚拟交换通道、全芯片路由等功能,适用于航空电子系统,支持多种工作模式和协议,如UDP/IP和AFDX网络。

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符合 ARNIC 664Part 7 规范;
2 路 64 位、100MHz 高速海量 SSRAM 外部存储器控制器,最大支持 32M 字节外部存储器;
4 个虚拟交换通道,支持多个目的端口和源端口之间并行交换;
VLID 地址表深度为 4K,采用 CAM 进行高速检索,支持全芯片路由检索;
支持端口、VL 模式的帧捕获,捕获信息包括错误、时间戳等信息
具有内嵌的终端系统(ES),支持 UDP/IP 协议;
具有内部的嵌入式处理器,提供以太网接口和串 行调试口;
支持 6 种工作模式:INIT、OPS、DL、QUIET, SHOP 和 PASSIVE;
支持 SNMP 和 ARINC 615A 功能
AFDX 网络交换机大量的应用在航空网络,在以太网的基础上发展出适用于航空电子系统的高 速和确定性网络

随着通信技术的飞速发展,航空电子系统的功能和性能得到了大幅度的提高, 现有的航空通信网络系统无论从传输速度、服务质量还是扩展性等方面已无法满足其发展的需要,因此研究新型大容量可扩展航空电子通信网络势在必行。 ARINC664规范是航空电子技术委员会审议通过的新一代机载以太网标准。该规范第七部分定义了一个名为AFDX的全双工的、确定性的机载数据交换网络。它基于IEEE802.3协议,通过使用虚链路技术模拟了一个点到点、点到多点、具有确定性QoS保证的网络,并通过并行冗余热备份结构来提高网络的可靠性。 本文结合实验室承担的科研项目—“AFDX交换机的开发”,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 端系统的原理设计,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和一些有代表性的总线技 术,并结合以往的航空总线的应用,分析了AFDX产生的原因、特点、优势和发展前景,接着分析了ARINC664规范,详细介绍AFDX交换机整机硬件电路的设计,其中包括交换电路和嵌入式CPU控制电路,并且描述了交换机实验验证平台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,系统达到预期设计目标。同时根据规范详细介绍了AFDX端系统调度模块的设计方案,包括整形模块、核心调度模块、完整性检测模块和冗余管理模块的工作原理和算法设计,并对设计中的关键问题进行了细致说明。
航空工业飞速发展,现有的航空通信网络系统无论从传输速度、服务质量还 是扩展性等方面已无法满足发展需要,迫切需要为大规模机载通信电子设备提供新的数据通信网络。ARINC664规范是航空电子技术委员会审议通过的新一代机载以太网标准。该规范第七部分定义了一个名为AFDX的全双工的、确定性的机载数据交换网络。它基于IEEE802.3协议,通过使用虚链路技术模拟了一个点到点的、具有确定性QoS保证的网络,并通过并行冗余结构来提高网络的可靠性。 本文结合实验室承担的科研项目-“AFDX交换机开发”,设计出符合 ARINC664规范的核心交换芯片及AFDX交换机,为航空电子设备间的数据通信提 供高可靠性、高效率的解决方案。 本文首先概括介绍当前航空实时以太网特点和发展现状;结合以往航空以太 网的应用,分析AFDX产生原因、特点、优势和发展前景;并讨论用FPGA进行AFDX交换芯片原型设计的优势和难点;详细介绍AFDX交换机整机硬件电路的设计,其中包括交换电路和嵌入式CPU控制电路;详细描述了核心交换芯片中接收发送缓存、分组转发、警管、过滤等模块的原理分析、算法设计、Verilog HDL的代码实现以及性能分析,并使用QuartusII软件进行功能和时序仿真。最后结合具体应用设计测试向量,通过对交换机实验验证平台的实际调试和测试,证明交换机和交换芯片设计正确,性能良好,达到预期设计目标。
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