基于FPGA的TTP/C总线控制器设计及验证

摘要

开放式电子控制器具有高度模块化、可靠性高、维护方便、全寿命周期成本低等特点，是航空发动机电子控制器的未来发展方向之一。容错数据总线是实现开放式电子控制器的关键技术，本文重点研究了TTP/C总线控制器的设计技术，并基于该总线开展了开放式电子控制器的试验验证。
　　在研究TTP/C协议基本架构及总线运行方式的基础上，给出了基于FPGA的TTP/C总线控制器模块化结构框图，并将其分为物理层、数据链路层、通讯服务层，确定了TTP/C总线控制器的关键参数。分别设计了总线驱动器、总线收发器、BG单元、MEDL列表单元、时间触发器、主机CNI接口、成员关系一致性算法、全局同步时钟等模块。
　　建立了双通道TTP/C总线通信试验平台，多节点数据通信试验表明，所有节点正常工作，均无丢包无误码。设计了总线节点故障注入模块，进行了多种故障模式的故障注入试验，结果表明，该总线控制器能够容忍所有单通道故障，并能检测出所有双通道故障。
　　最后构建了包含2路输入模块、3路控制模块、2路输出模块的具有容错能力的开放式电子控制器，并以某型涡扇发动机模型为控制对象，开展了基于TTP/C总线的开放式电子控制器PIL仿真试验，验证了控制器对发动机的状态调节控制能力。通过节点故障注入试验，验证了控制器的重构能力，从而使该开放式电子控制器具有较高的可靠性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

图表清单

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1航空发动机开放式控制系统的研究背景

1.2 TTP/C总线原理和发展现状

1.3 FPGA技术简介

第二章 TTP/C总线架构设计

2.1 TTP/C协议基本特征

2.2 TTP/C总线控制器总体设计

2.3 TTP/C总线控制器参数设计

2.4 小结

第三章 TTP/C总线控制器实现

3.1 DE0-Nano核心板简介

3.2数据链路层设计

3.3 协议服务层设计

3.4 CNI接口模块设计

3.5 TTP/C总线控制器状态机设计

3.6 基于NiosII处理器的TTP/C协议栈设计

3.7 小结

第四章 TTP/C总线测试及分析

4.1 TTP/C总线测试平台

4.2 TTP/C总线多节点通信测试

4.3 TTP/C总线故障注入及容错性能测试

4.4 小结

第五章 基于TTP/C总线的开放式电子控制器PIL仿真试验

5.1 基于TTP/C总线的开放式电子控制器PIL仿真平台架构

5.2 基于TTP/C总线的开放式电子控制器PIL仿真平台实现

5.3 基于TTP/C总线的开放式电子控制器PIL仿真试验结果及分析

5.4 基于TTP/C总线的开放式电子控制器故障注入及容错试验

5.5 小结

第六章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录A 基于TTP/C的开放式FADEC系统实物图