信息容量的高速增长和对带宽的强烈渴望,使得航电网络对总线技术的要求越来越高。传统MIL-STD-1553总线的传输速率和允许终端数存在着瓶颈问题,随后出现的光纤通道(Fibre Channel,FC)技术,因其具有高传输速率、高带宽以及高可靠性等特性而被广泛应用于军事化领域。在此背景下,航空电子分委员会提出由FC作为底层传输网络,高层映射MIL-STD-1553总线协议,实现了高性能的FC-AE-1553协议,此协议不仅兼容传统MIL-STD-1553总线设备,而且具备FC技术的优点。但在FC-AE-1553网络中,使用广泛的交换式拓扑中的交换机价格比较昂贵,同时设备的有源特性会产生强大的功耗和电磁干扰。无源光网络(Passive Optical Network,PON)具有拓扑结构简单和传输功耗低的优势,能够很好的弥补此缺点。本文提出一种基于PON结构的FC-AE-1553协议实现方案,由无源光分路器代替有源交换机,可以提高网络的可靠性,降低功耗和成本。本文首先简单介绍了与FC-AE-1553协议相关的内容,主要包括传统MIL-STD-1553的网络结构和字格式,FC协议的层次模型、拓扑结构和帧格式,以及FC-AE-1553网络的互联模型。接着详细介绍了本文设计的协议的传输规范,针对航电网络的特殊性,对协议特点、网络拓扑以及帧格式进行了定义与分析。然后基于OPNET软件平台,采用三层建模机制,分别设计出节点模型、进程模型和网络模型,对设计的协议进行仿真,根据网络吞吐量和时延两个特性验证网络的可靠性,为后续的实际应用提供了理论依据。接着在协议研究的基础上,根据航电系统的真实场景进行功能需求分析和系统架构设计。对节点卡驱动中的关键模块的设计进行了详细阐述,着重分析了分散聚集DMA传输模块的设计与实现,提高单次DMA传输数据量和PCIE总体传输速率。针对网络中节点角色的不同,对节点卡的上层应用程序的关键技术进行了详细设计,主要包括数据生成模块、NC处理模块和NT处理模块。并设计出上层界面软件。最后基于硬件板卡和光模块搭建出测试平台,对设计的DMA传输模块和FC-AE-1553节点卡的软件模块进行测试分析,分别验证了DMA读写的高速率、软件功能以及协议逻辑的正确性,为后续的基于PON结构的FC-AE-1553的进一步研究,提供了参考。