基于FPGA和PCI的AFDX終端接口卡設(shè)計(jì)

摘 要： 航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)(AFDX)是在商用以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)改進(jìn)實(shí)時(shí)性和可靠性建立起來(lái)的。依據(jù)ARINC664規(guī)范第7部分對(duì)終端接口卡時(shí)延和抖動(dòng)的性能要求，提出基于FPGA和PCI的AFDX終端接口卡的整體設(shè)計(jì)方案，對(duì)發(fā)送和接收模塊等關(guān)鍵模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并分析了PCI接口驅(qū)動(dòng)程序。測(cè)試結(jié)果表明,該接口卡實(shí)時(shí)性好、傳輸速率高、穩(wěn)定可靠，符合AFDX協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞： 航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)； 終端接口卡； 虛鏈路

航空電子系統(tǒng)的發(fā)展已成為現(xiàn)代飛機(jī)性能不斷提高的重要因素。以ARINC429和1553B為代表的現(xiàn)役機(jī)載總線已不能滿足現(xiàn)代航空電子系統(tǒng)對(duì)通信速度和帶寬的要求。美國(guó)航空電子技術(shù)委員會(huì)（AEEC）提出了航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)AFDX(Avionics Full Duplex Switched Ethernet)，它是在商用交換式以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)性和可靠性等方面的改進(jìn)建立起來(lái)的，符合IEEE802.3和ARINC664規(guī)范。
AFDX是一種全雙工、高數(shù)據(jù)率、雙冗余的總線，具有傳輸速度快、易擴(kuò)展、可維護(hù)性好等優(yōu)點(diǎn)，可以有效減少系統(tǒng)布線，減輕飛機(jī)重量。不僅能滿足航空電子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信對(duì)帶寬的需求，并已成功應(yīng)用于A380和B787，也是我國(guó)新研制大型客機(jī)的理想選擇[1]。作為AFDX的重要組成部分，終端接口卡性能的好壞直接影響到AFDX網(wǎng)絡(luò)的整體性能。因此，設(shè)計(jì)可靠性高、實(shí)時(shí)性好、滿足實(shí)際應(yīng)用需求的AFDX終端接口卡具有廣闊的應(yīng)用前景和良好的經(jīng)濟(jì)、軍事效益。
1 AFDX終端接口卡總體設(shè)計(jì)
依據(jù)ARINC664規(guī)范對(duì)終端系統(tǒng)的要求，在參考了參考文獻(xiàn)[2]對(duì)終端協(xié)議芯片的設(shè)計(jì)和相關(guān)成熟產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，提出一種AFDX終端接口卡的設(shè)計(jì)方案。該接口卡性能特點(diǎn)為:采用Stratix II系列FPGA芯片實(shí)現(xiàn)協(xié)議棧主要功能，可以實(shí)