AFDX+端系统协议栈虚拟链路层的应用研究.pdf

硕士学位论文

AFDX 端系统协议栈虚拟链路层的应用
研究

APPLACATION STUDY ON VIRTUAL LINK
LAYER IN PROTOCOL STACK OF AFDX END
SYSTEM


刘建平










哈尔滨工业大学
2012 年 7 月
国内图书分类号:TP271+.5 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开



工学硕士学位论文

AFDX 端系统协议栈虚拟链路层的应用
研究








硕士研究生: 刘建平
导师: 刘晓胜教授
申请学位: 工学硕士
学科: 电气工程
所在单位: 电气工程及自动化学院
答辩日期: 2012 年 7 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: TP271+.5
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Dissertation for the Master Degree in Engineering


APPLACATION STUDY ON VIRTUAL LINK
LAYER IN PROTOCOL STACK OF AFDX END
SYSTEM








Candidate: Liu Jianping
Supervisor: Prof. Liu Xiaosheng
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Electrical Engineering
Affiliation: Dept. of Electrical Engineering
Date of Defence: July,2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
航空电子系统复杂性的增加对航空数据总线的带宽提出了更高的要求,航
空电子全双工交换式以太网(AFDX)的成功应用促使航空电子系统进入新的
高度综合化的时代。端系统作为 AFDX 网络的重要组成部分,其设计中最重要
的部分就是实现 AFDX 协议栈。协议栈中的 UDP、IP 层的功能与普通以太网
相同,而虚拟链路层则加入了新的功能以消除网络的不确定性,是端系统设计
的重点。目前我国正处于大力发展大中型飞机的关键时期,因此研究并实现
AFDX 端系统协议栈虚拟链路层对于我国研制有自主知识产权的大型飞机具有
积极作用和意义。
首先,将传统航空总线 ARINC429、1553B 和新型航空总线 AFDX 在国内
外的发展现状和优缺点进行了对比分析,论证了 AFDX 网络的优越性和研究发
展 AFDX 网络的必要性。
其次,在对 AFDX 端系统虚拟链路层在 AFDX 网络中的重要性进行简单介
绍的基础上,对 AFDX 端系统虚拟链路层协议进行了全面分析,提出了 AFDX
端系统虚拟链路层总体结构框架,将 AFDX 端系统虚拟链路层主要分为 MAC
模块、接收模块和发送模块。
再次,对以太网 MAC 模块进行了详细框架设计,并分别实现了 MAC 模块
发送和接收功能的仿真测试。在此基础上设计实现了基于 FPGA 的 AFDX 端系
统虚拟链路层特有的接收模块和发送模块,并将接收模块和发送模块与 MAC
模块联合进行了仿真分析。其中特别对 AFDX 协议中提到的冗余帧处理情况进
行了仿真分析,结果表明本文采用冗余处理策略完全符合要求。
最后,在以上模块仿真成功的基础上,进行了 AFDX 端系统通信测试。首
先利用航电子系统验证了 AFDX 端系统正常通信功能的基础上验证了 2 种
AFDX 冗余帧处理结果,结果表明 AFDX 完全满足协议要求。然后为了验证自
行设计 AFDX 板卡的适用性,将之与 GE 公司生产 AFDX 板卡进行通信,双方
通信正常,这验证了本课题设计 AFDX 通信板卡的优良性能。最后建立标准
AFDX 通信网络,将多块 AFDX 通信板卡接在 AFDX 交换机上,通过全双工交
换机的转发 AFDX 板卡之间实现正常通信。

关键词:AFDX;虚拟链路层;冗余处理;FPGA
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Abstract
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