AFDX实时流量的时间确定性中间件接入模型研究

为保证COTS平台下的航空电子应用在航空电子全双工以太网(AFDX)上的时间确定性接入,设计了AFDX网络实时流量的中间件接入模型。通过基于中间层驱动过滤机制的协议转换,实现了双边网络的协议对接,并给出了帧顺序号(SN)的插入方法;通过对虚拟链路(VL)在时间上进行有效分配,避免了速率受限的数据流对物理链路的争用,在实现单条VL的BAG整形基础上提出了使实时流量抖动最小的VL复合时间调度算法。搭建典型实验环境对该模型进行仿真实验,结果表明,中间件模型能准确地实现数据帧TCP/IP协议与AFDX协议格式的相互转换,且该时间调度算法大大减小了VL复合所产生的抖动,保证了数据流传输的时间确定性。     

基于XC3S1600E的以太网远传模块实现

文章给出了一种FPGA实现的以太网远传模块设计方法。该模块一端提供MII接口,并通过外接以太网物理层(PHY)芯片来实现100 M以太网接入;另一端提供远传接口,数据帧格式遵循HDLC协议,通过外接远传模块来实现8 M的远传接入。通过软件实现100 M以太网和8 M速率远传模块之间的流量控制,实现MAC协议和HDLC协议之间的互相转换。     

AFDX实时流量的时间确定性中间件接入模型研究

为保证COTS平台下的航空电子应用在航空电子全双工以太网（ AFDX）上的时间确定性接入，设计了AFDX网络实时流量的中间件接入模型。通过基于中间层驱动过滤机制的协议转换，实现了双边网络的协议对接，并给出了帧顺序号（ SN）的插入方法；通过对虚拟链路（ VL）在时间上进行有效分配，避免了速率受限的数据流对物理链路的争用，在实现单条VL的BAG整形基础上提出了使实时流量抖动最小的VL复合时间调度算法。搭建典型实验环境对该模型进行仿真实验，结果表明，中间件模型能准确地实现数据帧TCP/IP协议与AFDX协议格式的相互转换，且该时间调度算法大大减小了VL复合所产生的抖动，保证了数据流传输的时间确定性。     

基于TMS320DM642的硬件实现IEEE1588时钟同步

采用美国国家半导体公司推出的专用集成有IEEE1588精准时钟协议硬件支持功能的以太网收发芯片DP83640,通过在物理层标记PTP时钟同步报文发送和到达的时刻,与TI公司的内置以太网媒体接入控制器(MAC)功能的TMS320DM642芯片连接实现高精度的时钟同步功能。     

基于FPGA的以太网与G. SHDSL协议转换器设计

为了采用G.SHDSL传输技术解决以太网用户通过单对双绞线远距离接入局域网问题,对以太网与G.SHDSL协议之间的转换功能进行了研究。利用Altera公司FPGA芯片作为核心处理单元,采用4端口SDRAM读写控制设计方式,实现了系统内部数据的高效缓存,减小了系统处理时延。在Quartus Ⅱ软件开发环境下,利用Verilog HDL语言进行了FPGA程序设计,在硬件平台上完成了测试。测试结果表明:该系统运行稳定、可靠,能够实现以太网与G.SHDSL协议之间的转换功能。该方案对于延伸局域网中传统以太网用户线的传输距离具有重大的现实意义。     

万兆以太网物理层转换芯片研究

研究符合IEEE802.3ae标准的万兆以太网10GBASE-X和10GBASE-R物理层技术,采用商用FPGA实现了万兆以太网16比特接口(XSBI)和10GE连接单元接口(XAUI)的相互转换。该转换芯片实现了物理编码子层(PCS)、物理介质连接子层(PMA)的全部功能。采用商用评估板进行测试,在接收端恢复出万兆以太网帧结构数据,逻辑功能正确。     

VLAN及在千兆以太网MAC中的实现

在分析IEEE 802.1Q协议的基础上,研究了千兆以太网媒体接入控制器(Media Access Control,MAC)中虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN)的实现方法,详细介绍了系统接收数据包与发送数据包的详细工作流程。结合各种VLAN划分策略的特点,分析了采用VLAN技术解决实际应用中需要区分不同帧格式的特殊需求。基于Altera FPGA设计了一种千兆全双工以太网MAC,实现了千兆以太网VLAN数据帧的收发,并对不同类型的帧进行了区分。通过现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array,FPGA)验证表明,设计能够完成千兆以太网VLAN数据帧的收发、区分功能,满足设计要求。     

QinQ在MSAP中的设计与实现

提出在IEEE 802.3Q协议下应用双层标签的完整实现方案,在多业务接入平台(MSAP)设备中,业务卡本身不具备双标签(QinQ)功能的情况下通过SPI总线将业务汇聚到汇聚卡,利用其汇聚卡中的芯片Marvell6095实现QinQ。通过设置QinQ使能和端口保护实现用户不同的需求,并通过以太网测试仪进行抓包验证。     

Design and Implementation of QinQ in MSAP

提出在IEEE 802.3Q协议下应用双层标签的完整实现方案,在多业务接入平台(MSAP)设备中,业务卡本身不具备双标签( QinQ)功能的情况下通过SPI总线将业务汇聚到汇聚卡,利用其汇聚卡中的芯片Marvell6095实现QinQ.通过设置QinQ使能和端口保护实现用户不同的需求,并通过以太网测试仪进行抓包验证.     

基于PCI的AFDX端系统模块的设计与实现

航空全双工交换式以太网(AFDX)具有高速、确定性和双余度等特点,是下一代航空总线的最佳选择。文章给出了一种基于PCI总线AFDX端系统模块的实现方法,利用FPGA实现了AFDX协议芯片,测试表明,本AFDX模块实现方法合理、工作可靠。     

基于AM79C874高速以太网控制器MAC层的设计与实现

阐述了以太网控制器AM79C874的应用———高速以太网控制器MAC(媒体访问控制)层的设计与实现。介绍了该芯片的主要性能,以及以太网帧结构、CRC(循环冗余校验)-32的实现和载波侦听协议。给出了系统设计硬件电路以及部分软件源代码。在FPGA内实现对AM79C874初始化与控制,并实现了简化的TCP/IP协议,使该嵌入式设备成功地与PC机互连。     

一种基于8位MCU的嵌入式Internet应用方案

研究一种基于8位MCU的嵌入式Intemet应用方案,解决一类数据通信量不大、实时性要求不高的信息家电接入Intemet的问题。采用AT89C55作为信息家电接入Intemet的MCU,RTLS019AS控制以太网帧的收送,A／D和电平转换芯片实现数据的采集和电平转换,实现远程PC对信息家电的监测和控制。介绍了基于8位MCU的嵌入式Intemet应用方案的系统结构、嵌入式TCP／IP协议栈、系统硬件和软件设计。对基于该方毒实现的一个嵌入式Intemet应用进行了测试。     

基于DSP的嵌入式系统网络通信技术应用

在嵌入式系统中接入以太网包含了PC机+以太网+嵌入式设备的集中式方案、嵌入式系统+以太网控制模块的分布式方案、RTOS+嵌入式系统微控制器方案、虚拟软件包+嵌入式微控制器方案、EMIT协议和MCU+emgateway协议方案5种。文章使用的DSP芯片为TMS320F2812,选择93C46以太网适配器,RTL8019AS作为以太网控制器芯片,将DSP芯片与以太网连接后,使用TCP/IP协议栈,从而完成了硬件系统的连接。之后进行软件程序的设计,对DSP芯片和以太网控制芯片驱动数据执行初始化,设计好中断服务程序,以配合数据接收程序的运行,通过数据接收程序读取网卡内部缓存帧,并最终存储到内存中,再由数据发送程序将数据包发送到以太网中,从而完成了DSP与远程PC机的网络通信。     

EOS总体设计方案

阐述了EOS芯片的设计方案,详细介绍EOS芯片的结构设计图和芯片上各主要部分功能的实现。通过EOS设计可以将10M/100M以太网通过SDH的E3接口接入SDH环形网中,实现以太网数据的透明传输,通过该芯片接入SDH环网的节点共享34 MHz的传输信道。     

以太网媒体访问控制(MAC)及其FPGA实现研究

百兆MAC(以太网媒体访问控制)是以太网IEEE 802.3协议规定的数据链路层的一部分,使用FPGA替代ASIC,实现以太网MAC功能非常实用。能够实现硬件系统多路多端口的以太网接入,并在自行开发需要以太网接入的嵌入式处理器设计中得到应用。具体探讨以太网MAC的功能定义,使用FPGA实现以太网MAC的方法,对以太网的相关应用设计具有指导作用。     

基于IEEE1588精密时钟同步系统的设计

时间精度问题对实时控制系统中协同作业至关重要。针对控制系统中分布式系统中各传感器节点的时钟在物理上具有分散性致使实时性差从而导致系统部分功能故障的问题,基于IEEE1588协议,分析了时间同步实现的模型方法,制作了基于DP83640的分布式时间同步系统。该系统构建了以太网协议栈,实现了在以太网物理层的时间戳标记功能以及PTP协议帧的发送和接收的功能。试验结果表明,该系统通过软硬件双重时间戳标记,可消除在链路层、网络层、传输层上组帧的时间延时问题,实现2纳秒以内的时钟同步,极大地提升时间同步的精度,可广泛应用于对时钟精度要求较高的场合。     

嵌入式Linux下IEEE 1588时间同步的实现

在分析IEEE 1588精确时间同步协议(PTP)原理的基础上,设计了包括最佳主时钟算 法和PTP协议的时钟同步模型。针对嵌入式Linux操作系统,提出了在Linux的网络驱动层 通过在收发以太网帧时完成时间戳的接收和添加的方法。实验结果表明,通过该方法能够达 到10 μs量级的同步精度,较好地实现了时钟同步的效果。     

基于数据融合的海量物联设备接入协议自适应转换系统

不同接入协议导致物联设备间不能实现信息的精准交换,为解决该问题,设计基于数据融合的海量物联设备接入协议自适应转换系统,实现海量物联设备接入协议的精准转换,节省转换时间。该系统内数据融合层是利用改进的证据理论加权融合算法,融合海量物联设备接入协议的相关数据包,上传至设备接入层;设备接入层负责接收并存储融合后的接入协议数据包,利用统一的数据帧格式完成接入协议数据包自适应转换,将封装与解析转换后的数据包推送至通信层;通信层完成设备接入层与主控制器间的全双工通信。实验证明,该系统海量物联设备接入协议自适应转换的准确性较高,且转换时间较短。     

AFDX以太网冗余管理的算法设计

为了实现AFDX以太网的冗余发送功能,文中通过研究AFDX以太网协议,分析AFDX冗余调度管理的概念和冗余发送过程中顺序号的定义与作用,根据顺序号的定义来分析数序号在接收端与发送端的作用,然后设计冗余调度算法。根据该算法设计的端系统的实际应用表明,该算法可靠准确,达到了设计的要求。     

基于WinPcap的AFDX网络监视及误差分析

为了更好地对航空电子全双工以太网(AFDX)的性能进行分析,研究了以Win Pcap为基础的网络监视系统。通过对AFDX协议的分析及Win Pcap的研究,确定了监视软件抓包及帧解析的方法,并在此基础上开发了AFDX网络监视软件。利用专用的AFDX板卡进行了测试,验证了软件的协议解析性能,并对数据包时戳误差进行了分析与校对。结果表明经过系统误差校对,时戳精度可以满足协议要求。