论文部分内容阅读
近年来,国家大力发展航空航天事业,从神州飞船到天宫空间站,从北斗导航到鸿雁星座,传统的舱内通信技术已经无法满足当前航空航天电子系统对高带宽、低延时和高可靠性等各方面的需求。以太网技术是当今现有局域网最通用的网络通信标准协议,但以太网标准中数据的传输是有竞争的,无法实时和可靠的进行控制数据传输,不适合直接应用在航空航天和工业控制等领域。时间触发以太网TTE为航空航天和工业控制等领域混合关键性业务的传输提供了有效的解决方案。时钟同步机制是TTE网络的核心技术,通过该技术建立的高精度全局同步时钟是保障时间触发以太网数据通信强实时性和可靠性的先决条件,再结合时间触发机制,TTE完全满足目前航空航天和工业控制领域的要求。本文在研究TTE关键技术的基础上,重点进行了三部分工作:1)实时TTE端系统驱动的设计与实现,2)TTE端系统FPGA逻辑功能的设计与实现,3)TTE端系统多维度的验证。本文的主要工作:第一,概述TTE网络的研究背景和国内外研究现状,简要介绍TTE网络的基本概念。第二,深入研究TTE端系统的关键技术及其验证需求,包括数据帧的格式,时间同步技术,调度算法,错误检测编码技术,具体设计指标和验证指标。第三,设计并实现TTE端系统,主要包括CPU接口,TTE板卡驱动,发送处理模块,接收处理模块,同步模块,配置模块和TTE端系统工作状态。第四,仿真验证TTE端系统,并对TTE端系统仿真与验证中遇到的问题进行了分析,提出了相应的解决方案,主要分为核心模块仿真验证,基于UVM的仿真验证和板级验证。第五,测试结果表明,TTE端系统完全满足设计指标和验证指标,并提出下一步需要完成的工作,对TTE端系统的验证又提出了新的要求。本文设计与实现的TTE端系统创新点包括:1)设计与实现实时TTE端系统驱动,并通过中断的方式实现FPGA板卡和主机的同步。2)在队列管理模块使用动静结合的缓存管理方式,既有效利用存储空间,又保证了TT业务的存储。3)提出TT业务的分层编址和地址转换方法,使得TTE端系统在冗余管理时使用的存储空间降低两个数量级。