[實用新型]一種AFDX端系統(tǒng)虛擬鏈路層IP核

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220588010.8
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN203151539U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃勁松;田云;賈玉紅;劉沛清
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及航空電子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具體是一種能夠?qū)崿F(xiàn)航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)端系統(tǒng)虛擬鏈路層功能的具有可移植性的通用IP核。

背景技術(shù)

AFDX(航空電子全雙工交換式以太網(wǎng))端系統(tǒng)是AFDX網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是航空電子子系統(tǒng)與AFDX網(wǎng)絡(luò)之間的接口部件。AFDX端系統(tǒng)嵌入在每個航空電子子系統(tǒng)中，為各子系統(tǒng)和AFDX網(wǎng)絡(luò)提供了一個數(shù)據(jù)傳輸接口，將各子系統(tǒng)與AFDX網(wǎng)絡(luò)連接起來，具有數(shù)據(jù)封裝、解封裝、流量整形、虛擬鏈路調(diào)節(jié)、多路調(diào)度、完整性檢查和冗余管理等功能，保證了AFDX網(wǎng)絡(luò)上各子系統(tǒng)之間安全、可靠的數(shù)據(jù)交換。

AFDX虛擬鏈路層負責(zé)實現(xiàn)AFDX網(wǎng)絡(luò)的專有功能，具有保證網(wǎng)絡(luò)確定性的流量整形調(diào)度機制和保證網(wǎng)絡(luò)可靠性的冗余管理機制，與普通以太網(wǎng)MAC層差別巨大，是保障AFDX網(wǎng)絡(luò)確定性、可靠性通訊的關(guān)鍵。

在采用FPGA作為端系統(tǒng)協(xié)議芯片的設(shè)計中，端系統(tǒng)虛擬鏈路層IP核具體實現(xiàn)了AFDX端系統(tǒng)虛擬鏈路層的功能，是實現(xiàn)端系統(tǒng)通訊功能的核心模塊，具有MAC信息封裝和解包、流量整形、虛擬鏈路調(diào)度、完整性檢查和冗余管理等功能。

傳統(tǒng)的端系統(tǒng)虛擬鏈路層的實現(xiàn)方式為：采用IEEE802.3以太網(wǎng)MAC層功能和AFDX虛擬鏈路層專有功能分離的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)先通過以太網(wǎng)MAC層IP核處理，在進行AFDX專有功能處理，整個數(shù)據(jù)處理過程繁瑣，中間多個過程出現(xiàn)數(shù)據(jù)重新封包或解包。由于采用以太網(wǎng)MAC層功能和AFDX虛擬鏈路層專有功能分離結(jié)構(gòu)，該實現(xiàn)方式整合度低、資源占用多、處理流程繁瑣、可移植性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)端系統(tǒng)虛擬鏈路層的實現(xiàn)方式整合度低、資源占用多、處理流程繁瑣、可移植性差等問題，提出一種航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)端系統(tǒng)虛擬鏈路層IP核，即AFDX端系統(tǒng)虛擬鏈路層IP核。該設(shè)計方式提高了系統(tǒng)集成度、優(yōu)化了數(shù)據(jù)處理流程、降低了FPGA資源占用率，提高了端系統(tǒng)性能。

本發(fā)明的一種AFDX端系統(tǒng)虛擬鏈路層IP核，采用IEEE802.3以太網(wǎng)MAC層功能和AFDX虛擬鏈路層專用功能融合結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了滿足ARINC664規(guī)范要求的AFDX端系統(tǒng)虛擬鏈路層功能，包括：MAC信息封裝和解包、流量整形、虛擬鏈路調(diào)度、完整性檢查和冗余管理等功能；MAC模塊在實現(xiàn)IEEE802.3以太網(wǎng)MAC層功能基礎(chǔ)上添加了以下3個功能：1）為待發(fā)送的數(shù)據(jù)幀添加入AB網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、VL號信息；2）為接收到的數(shù)據(jù)幀進行AB網(wǎng)選擇校驗；3）錯誤幀技術(shù)統(tǒng)計；發(fā)送調(diào)度模塊采用基于時間槽的靜態(tài)調(diào)度方法，調(diào)度周期為125us；采用Verilog代碼編寫，IP核集成封裝，具有通用可移植性。

本發(fā)明提供的AFDX端系統(tǒng)虛擬鏈路層IP核包括接口模塊(1)、發(fā)送控制模塊(2)、接收控制模塊(3)、發(fā)送調(diào)度模塊(6)、接收冗余管理模塊(9)和MAC模塊(10)；

所述的接口模塊(1)為虛擬鏈路層的頂層模塊，接口模塊(1)負責(zé)發(fā)送控制模塊(2)和接收控制模塊(3)與UPD傳輸層/IP網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)通信；完成總線接口邏輯，處理地址譯碼，實現(xiàn)對寄存器的讀寫操作；

發(fā)送控制模塊(2)負責(zé)接收從接口模塊(1)譯碼得到的相關(guān)配置信息和由UPD傳輸層/IP網(wǎng)絡(luò)層傳輸來的待發(fā)送數(shù)據(jù)信息，配置各條虛擬鏈路VL的特征參數(shù)和發(fā)送冗余管理功能，處理待發(fā)送的數(shù)據(jù)；

接收控制模塊(3)負責(zé)接收接口模塊(1)傳來的配置信息，配置各條虛擬鏈路VL的接收冗余管理功能，根據(jù)虛擬鏈路VL通道號完成對接收冗余管理模塊(9)傳送過來的有效數(shù)據(jù)幀的分揀操作，并將有效數(shù)據(jù)幀存入與其所在虛擬鏈路VL相應(yīng)的接收數(shù)據(jù)緩存區(qū)中；

發(fā)送調(diào)度模塊(6)由規(guī)整器模塊(4)和多路復(fù)用器模塊(5)組成，完成了數(shù)據(jù)的流量整形、多路復(fù)用和虛擬鏈路調(diào)度功能；

接收冗余管理模塊(9)包括兩個完整性檢查模塊(8)和一個冗余管理模塊(7)，兩個完整性檢查模塊(8)分別用來接收從兩個MAC模塊(10)傳來的數(shù)據(jù)幀；完整性檢查在各條虛擬鏈路VL上各自執(zhí)行互不干擾；完整性檢查功能可設(shè)置開啟或關(guān)閉；當(dāng)完整性檢查功能開啟時，該完整性檢查模塊(8)為冗余管理模塊(7)傳送合法的數(shù)據(jù)幀，丟棄不合法的數(shù)據(jù)幀；當(dāng)完整性檢查功能禁用時，對MAC模塊(10)傳來的數(shù)據(jù)不經(jīng)過完整性檢查模塊(8)直接向前傳送到RM模塊(7)；