无人车载网络高可靠HUB的设计

为满足无人车技术的不断发展及日趋复杂的车载网络带来的高带宽和高可靠性的使用要求,设计一种车载网络集线器(HUB)。采用时间触发协议(TTP),设计时间触发以太网(TTE)加星型TTP总线的架构。TTE提高数据带宽,在物理层与驱动设备采用点对点的连接方式代替总线型通信方式,提高可靠性,解决总线型通信方式一点断开,整体通信失效的问题。针对HUB的设计做详细阐述,通过实验验证了设计的可行性和可靠性,对车载网络的优化提供了可行的解决途径。     

TTE高精度同步协议容错控制流算法研究

时间触发以太网(TTE)是一种基于标准以太网的实时网络通信技术,采用“时钟同步”和“时间触发”来确保关键数据的通信实时性和确定性,“时钟同步”就是基于系统全局时钟的标准,周期性地修正系统通信网络上各种设备时钟的时间信息和频率偏差,使其限定在足够小的范围内,保证系统同步运行的过程,从而使其能够满足安全关键系统的强实时通信需求。本文根据SAE AS6802协议在理论上分析出其优化后的同步算法后,通过该算法完成了时间触发以太网板卡端对端时间同步,并保证精度优于100 ns。     

基于堆栈结构的开放式控制器关键技术研究

提出了基于堆栈结构的开放式控制器体系结构,并给出该体系结构的总体框架;在开放式控制器的扩展过程中,模块化设计和配置系统是整个系统设计的关键,有效的通信机制是系统运作的核心.针对系统地址的离散特征,体系设计采用触发中断的方式以实现系统对硬件板卡的接入响应,通过配置系统完成硬件板卡驱动程序的加载.在通信机制中,采用了控制缓冲技术以实现对多板卡的并行控制,采用信息紧凑技术以保证系统控制过程中信息的有效性和控制的实时性.     

基于国密算法的车载以太网控制器身份认证方法

随着智能网联汽车的发展,车载以太网的信息安全成为汽车行业关注的重点。安全认证是保证车载以太网信息安全的关键技术之一。现有的车载以太网认证技术难以兼顾安全性和车载控制器性能要求。国密算法在车载网络信息安全的应用逐渐成为趋势,但在车载以太网领域的应用研究还处于起步阶段。为了满足车载控制器相对较低的性能和车载以太网的安全要求,提出了基于国密算法的两阶段信任链车载以太网控制器身份认证方法。该身份认证方法可适用于车载以太网不同的网络拓扑架构,通过基于认证凭证的信任链将车载以太网控制器身份认证的初始化阶段和车辆使用阶段进行关联。初始化阶段认证在整车下线首次安装控制器或售后更换控制器时,由整车厂诊断仪触发。在初始化阶段,基于复杂的SM2国密算法和身份证书建立完整认证。车辆使用阶段认证在每次车辆重新上电或网络唤醒时,由以太网网关触发。在车辆使用阶段,基于SM4对称国密算法和认证凭证信任链建立快速认证。认证凭证通过认证凭证函数生成,并且每一次认证凭证都基于之前成功认证的随机会话编号动态产生,形成信任链。基于车载以太网控制器进行了测试验证,测试结果表明,该方法资源占用较低并具有较高的安全性,能够同时满足车...     

TTE端系统一体化同步组件设计

时间触发以太网(TTEthernet)在传统以太网基础上增加了时间触发服务,采用高精确的时间同步核心技术,建立并维护全局统一时钟,为安全关键系统提供了确定性的通信平台。依据设备在时间同步过程中发挥的不同作用,TTE网络设备可划分为同步主设备、同步客户端设备及同步聚合设备,通常交换机作为同步聚合设备,而端系统则作为同步主设备及同步客户端设备。通过分析TTE网络的时间同步流程和端系统同步组件一体化体系结构,提出一种端系统中主客一体化的同步组件设计方法,为构建安全关键系统网络提供了实现思路。     

面向NicheStack的Nios II网络接口设计

介绍了目前应用在Nios II中的NicheStack协议栈,并基于HAL标准实现了两种以太网控制器的接口设计,随后针对应用于某军用遥测自动测试系统中的通信板卡进行了TCP、UDP通信测试,验证了开发的可行性。测试结果表明,以太网控制器性能可靠,提供了基于FPGA的以太网通信方案。     

基于交换式以太网的数控系统通信和时间同步机制

以交换技术为基础的交换式以太网采用了全双工和微网段工作方式,避免了总线冲突,大大提高了以太网的实时性能,逐步成为以太网实时性问题的一个重要研究方向.本文在分析数控加工过程中数据流特点的基础上,研究了将交换式以太网作为数控系统通信网络的实时通信机制和时间同步问题,设计了交换机的服务策略和基于网络演算理论的调度算法,提出一种以交换机为主时钟的时间同步方法.经过原型系统验证表明这种基于交换式以太网的数控系统能良好的满足数据加工要求.     

SM5100百兆以太网的1553B总线数据传输设计

为满足航天飞控系统对国产1553B总线数据传输测试设备的需求,设计了一种基于SM5100百兆以太网控制的1553B总线数据传输系统.为弥补国产芯片的不足,通信板卡多采用信号完整性设计和冗余设计,以太网主控卡采用TCP/IP通信协议,通过自定义背板总线实现BC与RT的数据传输.系统采用FPGA作为主控制器,通过其配置相关...     

基于MicroBlaze的时间触发以太网终端设计与实现

针对确定性机载网络通信系统实时性强、可靠性高的需求,设计了一种时间触发以太网终端的实现方案;以MicroBlaze软核处理器为核心,使用LWIP协议栈实现UDP通信;经过60 s的性能测试,平均带宽约为621 Mbits/s;在TTE交换机与终端设备之间,使用主从式同步方式实现时间同步;经过10次时间同步测试,链路传输延时在150～250μs之间;建立时间同步后加入时间触发任务,进行周期性的发送时间触发消息;为了保证系统可靠性,在传输层中采用MD5数据校验,并设计了一种四余度管理机制;测试结果满足TTE终端的功能需求。     

时间触发总线验证技术研究

TTP协议定义了一种高确定性,无冲突,高安全的通信总线,能够满足包括飞行控制等的安全关键实时控制系统的应用要求。时间触发总线验证技术根据TTP协议规范要求,针对研制的节点进行测试,包括基本通信测试、时钟同步、故障注入等不同的测试场景,充分验证被测节点的各项功能、性能。通过这些测试,表明被测节点各项指标都满足研制需求,可用于安全关键实时控制系统。     

时间触发以太网确定性调度设计与研究

随着航空航天领域电子系统向分布式发展,对机载网络高带宽、低延迟、高可靠性的要求越来越严格。传统的CAN、ARINC429等总线正在逐渐被AFDX、TTP、TTE等新一代航空总线技术代替。针对TTE交换式网络,设计了一种新的兼容时间触发流量和标准的事件触发流量的TTE以太网交换机方案,保证了时间触发流量的延时是可控的,并且固定在一定的范围内。经wireshark、Iperf3等软件测试检验了交换机的交换速率、抖动和丢包率;经modelsim软件仿真,并在FPGA硬件实验板上通过嵌入式逻辑分析仪和示波器检验了时间触发流量传输的可靠性、延迟范围和时间同步精度,根据同步周期的不同使同步精度达到了us级、ns级。     

一种超小型无人机舵机控制系统的设计

舵机控制系统是飞行控制系统和舵机之间的接口,是超小型无人机系统中一个重要的单元;对舵机控制系统在信号隔离、多路PWM信号采集、多路PWM输出、控制模式切换以及通讯等方面存在的技术问题进行了研究,提出了采用数字隔离器进行信号隔离、PCA采集多路PWM信号、一路定时器输出多路PWM信号、软硬件冗余的控制模式切换电路以及SPI高速数据通讯等方法,设计了基于C8051F121单片机的高可靠性、高冗余性的舵机控制系统;经过多次试飞,证明了其实用性.     

基于Ethernet技术的安全关键实时网络

随着实时计算技术日益广泛应用于航空航天、国防及交通运输等安全关键领域,多类型的同步实时、异步实时和非实时网络传输需求给现场网络提出了新的目标和挑战,其中安全关键实时网络的实现方式与调度分析是需要解决的关键问题.在分析、总结现有COTS网络技术不足之处的基础上,基于事件触发与时间触发,提出了一种基于Ethernet技术的高可靠实时通信协议E&TTE(event- and time-triggered Ethernet),使实时网络不但具有较高的灵活性,而且具有较好的可预测性.为证明E&TTE协议的合理性与可行性,建立了网络调度模型,进行了全局调度分析,并通过具体实例进行了例证.E&TTE协议的提出,满足了安全关键实时网络的多种传输需求,同时也可广泛应用于工业现场控制网络.     

基于STM32嵌入式系统的无人物流车运输控制系统设计

摘要：传统的运输控制系统在控制无人物流车时,控制精度较大。为解决上述问题,利用STM32嵌入式系统设计了一种新的无人物流车运输控制系统,使用STM32F103VE作为核心处理器,在传感器模块中同时加入了多个传感器,并使用了MM440变频器负责变频操作,同时设计了电阻反馈模块电路、驱动模块电路、以太网通信模块电路,利用Visual C++软件实现无人物流车位置控制功能、无人物流车行驶方向保持程序、无人物流车跟踪功能。与传统控制系统进行实验对比,结果表明,基于STM32嵌入式系统的无人物流车运输控制系统控制精度明显高于传统系统。     

千兆冗余以太网链路状态检测技术

针对千兆以太网冗余备份网卡的链路切换时间较长,难以满足应用要求的问题,提出一种基于“心跳”帧的新型千兆冗余以太}回链路状态检测方法。通过改进MAC控制器,增加网络状态检测模块用于组织“心跳”帧,并根据检测网络延时对以太网络进行分类,得到Delay网络和No—Delay网络,利用“心跳”帧对冗余链路的实时监控以及MAC控制器对“心跳”帧的统计分析,快速检测出断开链路,缩短链路切换时间。测试结果表明,该硬件检测方法能够迅速检测出断开链路,并在20ms之内完成冗余链路切换,保障网络通信的可靠性和稳定性。     

混合动力汽车CAN总线系统智能节点设计

由于汽车电控技术的广泛应用,对汽车内部通信网络的需求越来越大,整车运行参数共享已成为现代汽车网络的特点。一种基于CAN总线的通讯网络具有速度高、抗噪性强及通用性好等特点,尤其适合汽车应用。文章详细介绍了一种以80C196微控制器和82527独立CAN总线控制器为核心组成的CAN总线智能传感器节点的设计,其中在软件设计中给出了CAN控制器intel82527初始化、报文发送、报文接收的流程图。该智能节点已应用在混合动力柴油发电机组控制器中,满足了控制需要。     

基于时间触发通信的机载网络可靠性

根据分布式综合模块化航空电子(DIMA)系统的组网需求,对比事件触发(ET)机制和时间触发(TT)机制,分析时间触发以太网(TTE)的网络特性,说明TTE应用到DIMA的可行性和必要性。针对航空电子系统的高可靠性需求,采用贝叶斯网络分析TTE在环形拓扑、网状拓扑和星型拓扑等结构下的系统可靠性,分析结果表明,在多余度的情况下,星型拓扑具有最高的可靠性。总结了TTE应用到DIMA的拓扑结构选择和余度设计原则,即根据不同的应用场景和通信节点的重要程度,选择合适的拓扑结构和余度。     

通讯技术在电动汽车充电站中的应用设计

针对智能充电站的应用要求,提出通讯技术在电动汽车充电站中的设计方案。论述充电站的监控系统三层通讯整体结构;提出充电机监控系统双CAN通讯网络;对充电站主要设备充电机、充电桩的内部多种通讯方式和功能进行描述和方案设计;对通讯过程中采用的CAN通讯、以太网和串行通讯接口进行设计并对其通讯协议进行讨论和说明。     

基于神经网络算法的智能抗干扰系统设计

为了实现在复杂电磁环境中进行高效可靠的数据传输,达到实时抵抗干扰、提升通信系统频谱利用率的目的,对非连续正交频分复用技术、变换域通信系统、扩频技术以及神经网络算法进行了研究,首次将人工智能算法应用于切换通信波形以抵抗不同类型的干扰,以此为基础设计了一种基于径向基神经网络算法的智能抗干扰系统。对三种抗干扰模式分别进行了原理介绍及仿真,验证了其各自的抗干扰能力,以及通过切换波形提升频谱利用率的可行性,并对整个智能抗干扰系统进行了仿真,经分析该系统基本满足应对突发干扰情况下的波形选择要求,与传统通信系统相比,能够适用于更多通信场景。     

可扩展地面无人平台综合处理模块硬件设计

小型轻量的地面无人平台应用越来越广泛,综合处理模块作为地面无人平台的指挥控制中心,承担着信息采集、数据处理及融合等核心功能.设计高性能可扩展的综合处理模块是未来地面无人平台的重要发展方向.以多源信息融合处理理论模型为基础,设计了一种以PowerPC为主处理器,FPGA为协处理器的综合处理模块系统架构.PowerPC主处理器主要完成数据处理、数据融合以及与各接口控制器的信息交互.FPGA协处理器主要实现接口控制器的扩展、信息采集和预处理.实际测试表明,综合处理模块在计算性能和通信性能方面优于原有系统.综合处理模块的硬件设计和多源信息融合处理理论模型的描述对地面无人平台的整体设计具有重要意义.