AFDX交换机的硬件设计与应用研究

• 作 者: 陈杰群
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 航空全双工以太网 硬件设计 BSP 航空网络增强功能

随着航空电子系统的发展,系统间大量频繁的信息交互和共享提高了对数据传输实时性和可靠性的要求,目前通用的航空总线技术已不能够满足上述需求。ARINC664作为新一代的机载数据网络标准,其第七部分规范了航空电子系统专用的航空全双工以太网(Avionics Full-Duplex Ethernet,简称AFDX)解决方案,它在传统的以太网基础上采用商用的现成技术和开放式标准,通过引入虚链路的概念模拟了一个点到点、点到多点、具有确定性QoS保证和冗余结构的可靠性网络。本文结合实验室承担的科研项目—“航空全双工以太网交换机的设计与实现”,设计出符合ARINC664规范的核心交换芯片及AFDX交换机,同时给出符合ARINC664规范的几种航空网络增强功能的原理设计,为构建新一代的航空数据通信网络提供高可靠性、高效率的解决方案。本文首先概括介绍了航空电子总线技术的发展历程,分析了AFDX产生的原因、特点、优势和发展前景,重点叙述了ARINC664规范和网络构架；其次详细阐述了AFDX交换机的硬件电路设计,其中包括交换电路和嵌入式CPU控制电路,及修改BSP包移植VxWorks操作系统的过程；然后详细描述了交换机的实际调试和测试的情况,验证了交换机系统设计的正确性,证明系统设计达到预期目标。最后根据规范和航空应用要求详细介绍了AFDX网络几种增强功能应用的设计方案,包括交换机的状态转移、故障检测功能、交换机端系统和AFDX网络时间同步,并对设计中的关键问题进行了细致说明。