一种AS5643协议处理单元的设计与验证

摘要

随着高度综合的航空电子技术的发展,传统的航空数据总线已不能满足应用需求,迫切需要一种传输速率更快、可靠性更高的数据通信总线网络。AS5643协议对IEEE-1394b总线网络进行裁剪和约束,定义了安全性和确定性更高、延迟更小的数据通信网络标准,提高了通信系统的容错能力和完整性。
　　本文在AS5643协议的基础上完成了一种基于FPGA实现的AS5643协议处理单元的设计和实现。本设计支持上电初始化过程自动配置链路层寄存器、加载配置信息的功能,支持基于配置表调度的接收发送异步流数据包的方式,支持接收消息的消息长度、消息时间、VPC和数据CRC的正误检查功能,并全面包含了AS5643协议标准所规定的远程节点行为。
　　在硬件设计过程中,采用FLASH存储收发消息的相关配置信息,缩短了通信延迟时间。对接收发送消息数据缓冲区的空间分配,采取以配置表为基础的动态划分,以较少的缓存空间实现了多种接收发送组合方式下的异步流数据包存储的功能。对接收消息的完整性验证不仅包括消息数据VPC校验和健康状态字校验,还包括数据CRC校验、接收消息时间以及接收消息长度的校验,完善了AS5643协议规定的系统完整性管理功能。
　　最后,本文使用灰盒法完成了对AS5643协议处理单元设计的功能验证。结果表明:本设计可以在100Mb/s的传输速率下成功实现数据的发送、接收,STOF包的监听,消息完整性检查等功能,带宽利用率能达到93.4％,设计的各项指标可以满足AS5643协议所规定的要求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 论文选题背景及意义

1.2 IEEE-1394协议发展历史

1.3 SAE AS5643协议特征

1.4 论文主要工作及内容安排

第二章 基于AS5643协议的1394总线网络技术

2.1 基于AS5643协议的1394总线网络结构

2.2 基于AS5643协议的1394总线网络的协议层

2.3 基于AS5643协议的标准总线操作

2.4基于AS5643协议的1394总线网络的包格式

2.5系统完整性管理

2.6本章小结

第三章 AS5643协议处理单元的整体设计

3.1AS5643协议处理单元的应用环境接口说明

3.2 AS5643协议处理单元功能模块划分

3.3 AS5643协议处理单元工作原理

3.4本章小结

第四章 AS5643协议处理单元各模块设计

4.1主机接口模块

4.2寄存器主控模块

4.3自加载配置表模块

4.4 DM控制模块

4.5 DM接口模块

4.6链路层微控制器接口模块

4.7本章小结

第五章 AS5643协议处理单元功能验证

5.1验证平台

5.2验证工具

5.3总体验证方案

5.4节点初始化功能验证

5.5 PCI总线接口功能验证

5.6链路层接口功能验证

5.7正常通信功能验证

5.8异常情况处理

5.9综合结果

5.10本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献