基于ZYNQ的千兆以太网数据记录器设计

针对航空航天领域飞行器传感数据信息采集、存储和传输等需求,设计了基于ZYNQ的千兆以太网数据记录器。以ZYNQ为主控芯片,通过以太网接口实时接收数据包,编码后写入缓存单元,逻辑端提取缓存数据写入eMMC存储单元,并可读取eMMC内存储数据经以太网接口传回电脑,用于数据验证、分析。试验结果表明,该记录器实现了千兆网TCP通信,读、写平均速率达到500 Mbit/s,以太网包解析后数据以60 MB/s平均速度写入存储单元,瞬时写入最大速度可达100 MB/s。系统将主控与存储单元分离,便于对存储单元进行过载保护,用于实验后回收数据,为高过载情况下飞行器数据记录提供解决方案。     

基于ZYNQ的时间触发以太网系统设计

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,解决了标准以太网基于“事件触发”的通信方式无法保证通信确定性这一问题,通过冗余传输和故障检测、隔离机制来提升网络的可靠性,具有大带宽、强实时性、高可靠性和兼容标准以太网的技术特点,能够满足安全关键系统的强实时通信需求,本系统应用ZYNQ芯片实现了TTE网络协议,完成了数据采集、数据传输、数据判读等功能。测试展现了TTE技术的高可靠性和时效性,并展现出本系统的兼容性和多任务工况的应用拓展性。     

抗高过载千兆以太网数据记录器设计

为满足飞行器发射过程中传感数据的存储需求,以及飞行器训练时传感数据的观测需求,文中设计一种基于千兆以太网的可抗高过载的高速数据记录器。该记录器以FPGA为主控芯片,可通过以太网接口实时解析以太网协议数据包,解包后实时写入DDR缓存,同步通过DDR缓存读出;采用创新编帧、解帧方式,可实时记录、校验数据,保证数据正确写入eMMC存储单元,并可在后期进行回收数据验证。试验结果表明,该记录器能够实现千兆网ARP、UDP通信,且以太网写入平均速率可达526 Mb/s,可以实现将解析后数据以60 MB/s的实时存储平均速度写入存储单元,最大速度可达100 MB/s。为适应弹上狭小空间的安装并兼容速度及时序,硬件上创新地采用存储模块外挂设计将存储单元小型化,不仅可抗高过载而且可以减少逻辑资源的消耗。所设计的记录器系统在实际测试中未出现丢帧及误码状况,为高过载情况下高速读取数据提供了解决方案。