TTFC多业务节点卡FPGA设计及实现

发布时间：2023-02-10 16:17

　　随着航电网络、车载互联以及工业自动化控制等领域的发展和进步,网络的实时性、可靠性以及多种类型业务混合的需求越来越高,于是时间触发网络技术取得了广泛的关注与飞速的发展。FC-AE(Fiber Channel-Avionics Environment)具有高传输速率、低延时、低误码率和抗干扰能力强等优点,如今已在各种实时性和可靠性要求高的环境中得到了广泛的应用。考虑到将时间触发网络技术引入到以太网中的TTE(Time Triggered Ethernet)的研究已有一定成果,而时间触发FC(Fiber Channel)网络的研究尚在起步阶段,本论文将TTFC(Time Triggered Fiber Channel)作为研究方向,设计并实现具有TTFC功能的节点卡。并且在现代社会中,需要多种类型业务协同工作的应用场景逐渐增多,基于这样的需求,本文设计了具有多业务接入功能的TTFC节点卡。该节点卡支持将以太网业务和CAN(Controller Area Network)业务接入FC-AE网络,实现节点卡对多种不同业务的时间调度。论文的主要工作如下:(1)对节点卡设计中所涉及到的相关协议进行了...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究的目的和意义
    1.4 本文的研究内容与结构
第二章 TTFC多业务节点卡所涉及协议分析
    2.1 FC协议概述
        2.1.1 FC层次结构
        2.1.2 FC帧格式
        2.1.3 FC帧通用帧头
    2.2 FC-AE-ASM协议分析
    2.3 以太网协议概述
        2.3.1 以太网MAC层与以太网帧
        2.3.2 TCP/IP协议与IP数据包
    2.4 CAN总线协议概述
        2.4.1 CAN总线的信号表示
        2.4.2 CAN帧的种类与格式
    2.5 时间同步相关协议分析
        2.5.1 TTE中的时间同步协议
        2.5.2 FC网络中的时间同步方法
    2.6 本章小结
第三章 TTFC多业务节点卡FPGA设计方案
    3.1 总体设计
    3.2 多业务接入功能设计
        3.2.1 以太网数据封装格式
        3.2.2 CAN数据封装格式
    3.3 时间同步功能设计
    3.4 时间触发功能设计
        3.4.1 时间触发发送功能设计
        3.4.2 时间触发接收功能设计
    3.5 DMA模块设计
        3.5.1 DMA读内存模块设计
        3.5.2 DMA写内存模块设计
    3.6 本章小结
第四章 TTFC多业务节点卡FPGA逻辑实现
    4.1 FC模块逻辑实现
        4.1.1 FC-0 层逻辑实现
        4.1.2 FC-1 层逻辑实现
        4.1.3 FC-2 层逻辑实现
    4.2 多业务接入模块逻辑实现
    4.3 DMA模块逻辑实现
        4.3.1 PCIe IP核
        4.3.2 BAR寄存器控制模块
        4.3.3 读内存模块实现
        4.3.4 写内存模块实现
    4.4 本章小结
第五章 仿真与测试
    5.1 功能仿真
        5.1.1 时间同步模块仿真
        5.1.2 多业务接入模块仿真
        5.1.3 发送过程相关模块仿真
        5.1.4 接收过程相关模块仿真
    5.2 下板测试
        5.2.1 时间同步功能测试
        5.2.2 多业务接入功能测试
        5.2.3 时间触发功能测试
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3739500