自适应多路串行冗余总线协议架构与仿真平台设计.pdf

中北大学
硕士学位论文
自适应多路串行冗余总线协议架构与仿真平台设计
姓名:吴学庆
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:郭涛;张会新
20090601
自适应多路串行冗余总线协议架构与仿真平台设计摘要关键词:自适应,冗余,总线,差错控制中北大学学位论文在现代武器的研制和使用过程中,其内部电子设备比较容易发生故障,而因接口和总线导致的故障尤为突出。原因很简单,接口和总线暴露在电子设备外部环境下,这使得它们易受到干扰和损坏。并且它们承担着电子设备间繁重的信息交换的任务,一旦发生故障将会导致数据传输的失败,造成严重的后果。本文针对接口和总线易受干扰和损坏的问题,对当前军用总线需求和特点进行了深入的研究,分析了各种常用军用总线的优缺点。在此基础上,提出了自适应多路串行冗余孝鯯总线的概念。然后结合总线的功能特点对总线接口协议架构、工作模式、工作流程进行了设计,对数据格式、消息格式进行了定义。并对实现总线所涉及的数据传输、差错控制等关键技术进行了研究,设计了总线物理层的基本数据传输功能、数据链路层的校验重发功能及自适应分流功能。针对该总线协议的设计需求,合理的选择了芯片,设计了硬件仿真平台,并指出了在平台设计过程中需要注意的事项。最后在该平台上对设计的各功能模块进行了仿真测试。通过测试结果可以得出各个功能模块达到了设计的要求,硬件仿真平台具备仿真测试的功能,总线接口协议架构设计合理,满足课题要求。
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导师签名:谧隰玉堑敝储弥绻日期:二逻擎签名:坚益坠日期:嵛澹Γ簂原创性声明关于学位论文使用权的说明①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可位论文被查阅或借阅:④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定,其中包括:以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文:③学校可允许学论文;⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容C苎宦畚脑诮饷后遵守此规定
第乱本课题研究背景及意义基于军事上的需要,现在武器上的电子设备不断增加,如何将电子设备加以有效的综合,从而使之达到资源和功能的综合,已成为武器发展的必然要求。武器电子系统有效综合的基础就是采用数据总线结构,利用数据总线使处理机ㄓ布腿砑、信息传输和控制显示三个分系统为各种任务所共用。这样就具有以下优点:减少武器设备体积和重量,提高武器系统可靠性,降低成本以及提高检测精度等。航天、航空领域的弹、箭、卫星等载体中,电子设备的地位毫无疑问是非常重要的。在它们的研发和使用过程中,电子设备的故障发生率是最高的,而其中因接口和总线导致的故障尤为突出。原因似乎很简单,接口和总线暴露在电子设备外部环境下,同时承担着大量关键设备间繁忙的信息交换,这样使得它们具有易受干扰和损害的弱点。总线最容易发生的问题是电磁干扰影响到信号质量,导致关键的控制信息传输失败。针对数据误码,理论上有很多措施可以降低、避免、发现和纠正,但是这些措施都是需要付出代价的。从长期的经验中得出结论,最有效的方法是损失实时性进行数据重发,但一种最严重的情况是在目前大量使用的单一链路通讯中,如果物理链路发生故障,或者受辐射极端严重时,数据重发也会变得不现实。物理链路发生故障,这样的情况在航天设备中也会时常发生。最典型的情况是在总装过程中电缆易受到挤压,或者是在发射时由于加速度或机械位移导致电缆受到损害。对于前者,大部分情况下可以在总装以及测试过程中发现,但是对于后者,通常会引起严重的并且无法弥补的后果。军用车辆及各类战车作为陆军地面武器的作战平台,经常工作在强振动、高噪音、粉尘多以及温度变化大的恶劣环境中。因此,其内部电子设备问的数据通信要求通过严格的故障检测,以达到较高的可靠性、残存性和容错能力。在实时性方面,动力系统一体化控制要求分别对发动机和变速器进行控制,二者之间的数据通信要求每条消息的最大响应时间极短,这样才能实现对发动机和变速器的实时控制,从而提高整个动力系统中北大学学位论文
错和重发等可靠性保障机制,必需依赖于系统保阿俊的综合性能。此外,还有一些对数据通信的特殊要求,如协议简单性、短帧信息传输、信息交换的频繁性、网络负载的稳定性、高安全性和性价比高等。现代武器对本身通信系统的要求一般有以下几点:苡行迪指髯酉低持涞氖荽洌衣闾囟ǖ耐ㄐ盘匦浴军用总线存在以下一些问题,已经不能满足当今社会日