AFDX端系统中冗余管理的研究和实现

新型客机、运输机选用AFDX网络作为综合化航空电子系统的主干网络,AFDX端系统(ES)作为通信接口是AFDX网络重要的组成部分.本文研究了ARINC664标准对AFDX-ES的设计需求,包括虚拟链路、冗余管理、完整性检测以及SkewMax等,分析了AFDX-ES的结构和数据收发流程,重点描述了冗余管理的调度机制和实现方法.采用FPGA实现并验证了AFDX-ES的设计需求,为研制自主化的AFDX端系统产品提供参考.     

基于AFDX的跨总线ARINC615协议软件设计及实现

ARINC615协议定义了一种基于ARINC429总线的数据加卸载方法,在以AFDX网络为核心的航电网络中,数据加载器一般为基于AFDX通信的端系统设备,为了完成航电网络加载器对ARINC429总线设备的加载,文章提出了一种基于AFDX的跨总线加载结构,采用有穷状态机的方法实现了ARINC615协议的功能,设计并实现了基于ARINC615协议的应用软件,保证了文件传输的有效性和可靠性。     

一种PCI接口的AFDX网络监控卡设计与实现

航空电子全双工交换以太网(AFDX)[1]是为航电信息系统之间进行数据通信而专门制定的协议标准,具有确定性、双余度和可靠性等优点,已成功应用于新一代航电网络。分析ARINC 664 Part7规范、通信架构、网络拓扑和工作模式等关键技术特点,提出一种适合AFDX网络PCI接口卡的设计与实现,可满足针对物理端口或者VL在10/100Mbps速度下的监控要求。     

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CPCI系统的高速数字通信接口电路设计与应用

随着航空电子系统的迅速发展,系统间频繁的信息交换和共享对数据传输实时性和可靠性的要求日益提高。针对这一要求,提出了一种基于CPCI系统下实现AFDX协议端系统接口功能的方法,为通用信号处理平台与AFDX网络的连接提供接口,实现AFDX协议数据的高速、可靠性传输。给出了采用FPGA实现该功能的整体方案,详细描述了基于FPGA硬件开发的各个模块的设计,介绍了基于Micro Blaze的嵌入式软件设计方法,在EDK中采用C语言实现AFDX协议IP层以上的封装和解封装。最后经过仿真验证和测试,验证了设计的正确性。     

一种千兆AFDX端系统的设计与实现

ARINC664 Part7规范具有流量管制、确定时延、网络冗余等特点,已广泛应用于航空领域.文中基于ARINC664P7协议,制定了一种千兆端系统的设计方案,实现了千兆AFDX端系统的硬件、逻辑和软件,提出以FPGA实现核心协议的处理,通过PCI/PCIe接口与主机设备通信的系统架构,通过测试与验证,证明该实现对千兆AFDX通信功能的正确性且效率较高.     

端系统余度管理功能设计和实现

对ARINC664标准中虚链路、完整性检查和冗余管理等进行了研究,总结了AFDX端系统完整性检查规则和余度管理规则,设计和实现了完整性检查单元和余度管理单元。经过仿真验证,包含完整性检查单元和冗余管理单元的余度管理功能,符合ARINC664标准第7部分的要求,有力的支撑了AFDX端系统的设计和实现。     

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。     

SNMP协议在AFDX网络中的应用

AFDX高速网络已成为现代飞机航电系统的主干网络架构,终端设备数量多、自动化程度参差不齐。为解决AFDX网络统一管理的问题,文章基于SNMP协议给出了网络管理的方案,具有管理信息库、构型管理、故障管理和配置管理等功能。结果表明中SNMP协议不仅能够实时监控AFDX网络终端工作状态,而且具有成本低、通用性高、实现容易等特点。     

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。     

AFDX的分布式仿真

航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full Duplex Switched Ethernet)技术基于IEEE802.3以太网和TCP/IP通用原理,对于商用货架(COTS)网络化技术如何应用于未来飞机数据网络给出了定义[1],已经成为了一种新的航空电子数据网络标准。由于AFDX协议以及航空总线布局的复杂性,采用网络仿真技术可以大大缩短网络建设周期,减小网络建设的投资风险。为了模拟AFDX的网络性能,尤其是其在数据通信方面的高可靠性和高实时性,根据AFDX协议及其传输和交换原理,建立了基于高级仿真体系结构(HLA)的AFDX分布式仿真体系,并对各子系统的构成以及仿真执行流程进行了研究。通过对仿真结果的分析,验证了仿真模型的正确性,并表明仿真设计满足系统性能要求。     

基于区分服务的AFDX队列管理算法研究

在AFDX的传输控制过程中,不但要进行数据的传输、队列资源的管理,还要提供区分服务,以满足不同等级任务的服务质量要求。文章介绍了AFDX中基于区分服务的队列管理算法,改进了现有算法的不足,从而更加合理地分配带宽资源,平衡系统吞吐量和分组排队延迟之间的矛盾,保证不同等级用户之间的公平性,以获得最优化的AFDX网络。     

航空电子交换节点端口缓冲能力测试方法研究

航空电子全双工交换式以太网(Avionic Full Duplex Switched Ethernet,AFDX)是空客公司为了满足航空电子发展的需求(如空客A380)而建立起来的一种高性能航空数据总线.分析了AFDX交换机处理数据帧的一些特点,构建了一套AFDX交换机端口缓冲能力测试系统,并对其系统组成和测试原理进行...     

64-Gb/s highly reliable network switch (RHiNET-2/SW) using paralleloptical interconnection

RHiNET-2/SW is a network switch that enables high-performance optical network based parallel computing system in a distributed environment. The switch used in such a computing system must provide high-speed, low-latency packet switching with high reliability. Our switch allows high-speed 8-Gb/s/port optical data transmission over a distance of up to 100 m, and the aggregate throughput is 64 Gb/s. In RHiNET-2/SW, eight pairs of 800-Mb/s×12-channel optical interconnection modules and a one-chip CMOS ASIC switch LSI (a 784-pin BGA package) are mounted on a single compact board. To enable high-performance parallel computing, this switch must provide high-speed, highly reliable node-to-node data transmission. To evaluate the reliability of the switch, we measured the bit error rate (BER) and skew between the data channels. The BER of the signal transmission through one I/O port was better than 10^-11 at a data rate of 800 Mb/s ×10 b with a large timing-budget margin (870 ps) and skew of less than 140 ps. This shows that RHiNET-2/SW can provide high-throughput, highly reliable optical data transmission between the nodes of a network-based parallel computing system     

基于AFDX总线的端系统测试技术

AFDX总线技术是目前航空机载设备交换式网络的代表,也是近年来大型飞机航空机载设备首选的总线通信网络。为了实现某设备AFDX总线主要功能和性能检测,简要介绍了AFDX总线技术的基本原理与通信特点,通过使用VC＋＋6.0软件技术在工控机上集成了AFDX端系统测试功能,并给出了该技术在AFDX端系统上的测试结果。     

AFDX-TAP设备研究与实现

提出了一种串联植入式的AFDX网络TAP设备实现方法,从AFDX组网方式分析验证该TAP设备可以实现对AFDX网络的透明监测,并针对这种实现方式,提出软硬件解决方案,验证了该串联植入方式的TAP设备,可以有效地监测AFDX网络的工作状态和测试航空交换式以太网的可靠性与稳定性。     

级联编码在地空数据链信道编码中的应用研究

为了克服传统信道编码方式的缺点,提高地空数据链信道传输的可靠性和传输效率,同时降低信道编码的复杂度,采用了级联编码的方法,将重复累加码与喷泉码进行级联后,应用到地空通信数据链信道编码当中。首先阐述了重复累加码、喷泉码的基本原理和编解码方法,重点介绍了两种码的级联方法,并通过实验进行了论证和比较,实验证明,通过级联方式编码后,数据链信道的误帧率明显降低,通信效果得到明显改善。研究结果表明,级联编码方法不仅能充分发挥喷泉码的特点,而且无线数据传输的可靠性得到明显改善。     

AFDX端系统的Linux驱动程序设计与实现

为了满足航空电子系统对确定性和实时性的要求,针对AFDX端系统硬件结构,功能需求和Linux驱动程序的特点,提出了一种满足AFDX协议的Linux内核态驱动程序的实现方法。在Linux内核态驱动程序的实现中先注册一个PCI总线驱动程序,然后在PCI总线驱动程序中注册字符型设备驱动程序。字符型设备驱动程序注册成功后,在其open()函数中注册中断处理程序,利用其ioctl()函数实现初始化表和端口,利用read()和write()函数来读写设备。测试结果显示,该Linux内核态驱动程序的设计和实现是可以满足航空电子系统对确定性和实时性的要求的。