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FC-AE-1553协议桥模块研制

作　者: 王海威
导　师: 孟升卫
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 协议桥 FC FC-AE-1553 SOPC 光纤交换机
分类号: V243
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着航空电子技术的发展,传统的MIL-STD-1553B总线逐渐成为了现代航电系统发展的障碍,所以迫切需要开发一种更高速率、高稳定性的总线系统来满足航电系统的需求。但是新的总线系统的必须要兼容传统的MIL-STD-1553B设备,实现航电系统的平稳升级。FC-AE-1553总线既实现了对MIL-STD-1553B兼容又实现了在性能上的提升,将是新一代航电总线的发展方向。本文完成了功能独立的FC-AE-1553协议桥板卡模块的研制,实现了FC-AE-1553总线对1553B总线设备的兼容。本文首先分析了光纤通道协议族(FC协议族),得出了实现协议桥所必需协议。并根据FC协议和模块的技术指标提出了实现协议桥的整体方案,对关键硬件电路和FPGA实现方案给出了详细的论述。在协议桥的整体设计上,提出了采用硬件接口电路和组建SOPC系统的方案。在硬件电路的设计中,实现了FC-0层光电转换、串并转换和MIL-STD-1553B数据的收发。在FPGA设计中,实现了SOPC系统的组建,并完成了关键接口模块组件FC-AE-1553接口模块和1553B接口模块的设计。FC-AE-1553模块组件主要实现了8B/10B编解码、端口状态机、FC-AE-1553帧收发和流量控制等功能,1553B接口模块主要实现了MIL-STD-1553B总线系统中BC功能部分。为了满足双路冗余的设计要求,采用了双接口模块组件的设计方法。在NIOSⅡ处理器软件设计中,按照协议桥的工作流程给出了软件的设计方案,实现了登录、桥接控制和双路冗余软件等主要功能的设计。登录主要实现了交换机登录和N端口登录,桥接控制主要实现FC-AE-1553帧和1553B字映射功能,双路冗余设计实现了线路的高可靠性。本文最后给出了模块的测试与验证。使用Qlogic公司的光纤交换机Sanbox5600和Excalibur System公司的EXC-1553PCI/MCH仿真卡组建交换网路对协议桥的各项指标进行了测试。测试分析结果表明,FC-AE-1553协议桥模块的功能和各项技术指标符合设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 课题研究的目的及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状分析  10-11
  1.3 论文主要研究内容  11
  1.4 本文结构  11-13
第2章 总体设计方案  13-26
  2.1 协议桥模块需求分析  13
    2.1.1 协议桥模块技术指标  13
    2.1.2 协议桥模块需求分析  13
  2.2 FC-AE-1553 协议分析  13-18
    2.2.1 概述  14-15
    2.2.2 光纤通道协议分层分析  15
    2.2.3 光纤通道协议拓扑分析  15-17
    2.2.4 FC-AE-1553 帧头分析  17-18
  2.3 协议桥总体方案设计  18-21
    2.3.1 FC-AE-1553 到MIL-STD-1553B 桥方案设计  18-20
    2.3.2 FC-AE-1553 协议桥方案设计  20-21
  2.4 硬件电路方案设计  21-22
  2.5 FPGA 系统方案设计  22-23
  2.6 软件方案设计  23-24
  2.7 本章小结  24-26
第3章 硬件设计  26-45
  3.1 协议桥接口电路设计  26-29
    3.1.1 FC-AE-1553 接口电路设计  26-28
    3.1.2 1553B 接口电路设计  28
    3.1.3 接口电路总体设计  28-29
  3.2 SOPC 系统设计  29-31
  3.3 FC-AE-1553 接口模块设计  31-40
    3.3.1 接收模块解码和同步处理  32-33
    3.3.2 接收模块设计  33-36
    3.3.3 端口状态机模块设计  36-38
    3.3.4 发送模块设计  38-40
  3.4 1553B 接口模块设计  40-42
  3.5 RS232 接口模块设计  42-43
  3.6 FPGA 时钟网络设计  43-44
  3.7 本章小结  44-45
第4章 软件设计  45-52
  4.1 软件功能与结构  45-46
  4.2 登录软件设计  46-49
    4.2.1 登录帧分析  46-48
    4.2.2 登录软件设计  48-49
  4.3 桥接控制软件设计  49-50
  4.4 双路冗余控制软件设计  50-51
  4.5 本章小结  51-52
第5章 模块测试与验证  52-59
  5.1 试验环境组建  52-55
    5.1.1 网络拓扑组建  52-53
    5.1.2 交换机参数设置  53-55
  5.2 登录测试  55-56
    5.2.1 交换机登录测试  55-56
    5.2.2 N 端口登录测试  56
  5.3 桥接通讯测试  56-58
  5.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-65
致谢  65

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 电子设备
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