AFDX交换机及交换芯片中关键模块的设计

航空工业飞速发展，现有的航空通信网络系统无论从传输速度、服务质量还 是扩展性等方面已无法满足发展需要，迫切需要为大规模机载通信电子设备提供新的数据通信网络。ARINC664规范是航空电子技术委员会审议通过的新一代机载以太网标准。该规范第七部分定义了一个名为AFDX的全双工的、确定性的机载数据交换网络。它基于IEEE802.3协议，通过使用虚链路技术模拟了一个点到点的、具有确定性QoS保证的网络，并通过并行冗余结构来提高网络的可靠性。 本文结合实验室承担的科研项目－“AFDX交换机开发”，设计出符合 ARINC664规范的核心交换芯片及AFDX交换机，为航空电子设备间的数据通信提 供高可靠性、高效率的解决方案。 本文首先概括介绍当前航空实时以太网特点和发展现状；结合以往航空以太 网的应用，分析AFDX产生原因、特点、优势和发展前景；并讨论用FPGA进行AFDX交换芯片原型设计的优势和难点；详细介绍AFDX交换机整机硬件电路的设计，其中包括交换电路和嵌入式CPU控制电路；详细描述了核心交换芯片中接收发送缓存、分组转发、警管、过滤等模块的原理分析、算法设计、Verilog HDL的代码实现以及性能分析，并使用QuartusII软件进行功能和时序仿真。最后结合具体应用设计测试向量，通过对交换机实验验证平台的实际调试和测试，证明交换机和交换芯片设计正确，性能良好，达到预期设计目标。