支持多业务接入和冗余功能的FC节点卡逻辑设计

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随着航空电子系统的不断发展和进步,FC-AE(Fibre Channel-Avionics Environment)因为其高传输速率、低延迟、低误码率及抗干扰能力强等优点,已广泛应用于各种对实时性和可靠性要求高的环境,在FC-AE的实际应用中,FC-AEASM(Fibre Channel-Avionics Environment-Anonymous SubscriberMessage)和FC-AE-1553((Fibre Channel-Avionics Environment-1553)两种上层协议应用最为广泛。同时,在各种民用或者军用设备中,MIL-STD-1553B(Military-Standard-1553),以太网,CAN(Controller Area Network)等多种网络协议同样发展迅速且都具有一定的不可代替性。随着现代设备的复杂化,多种协议业务协同工作的应用场景出现频率增加,本文设计的一种FC节点卡就是基于这样的需求。本文设计的FC(Fibre Channel)节点卡,作为节点卡时除了支持FC-AE-ASM协议和FC-AE-1553协议,还同时具有将标准以太网协议帧和标准CAN协议帧封装进FC-AE-ASM协议帧接入FC-AE网络的功能。此外,当FC网络中的FC-AE-1553 NC节点需要与MIL-STD-1553B总线的RT进行通信时,该节点卡还能作为一个协议桥完成两者之间的协议映射。此外,本FC节点卡还具有热冗余功能的性能特点,以提高设备的可靠性。本文首先从研究背景着手,分析了国内外的研究现状和研究需求,为本文的研究目的和意义铺垫了理论基础。接着本文还对设计中提及的协议和相关知识点做了介绍,为本文后面的设计提供了理论基础和实现依据。接着本文详细介绍了设计的总体框架和功能实现。在本设计中,总共被分为两大部分,一大部分是多业务接入部分,另一部分是FC-AE-1553和MIL-STD-1553B协议桥部分。在多业务接入部分,本文主要介绍了如何业务接入的相关设计以及冗余通道功能;在协议桥部分,本文主要介绍了协议映射的规则和实现过程。FPGA是一种灵活可靠的验证平台,本文的主体设计和实现都依靠FPGA来进行。本文通过Modelsim平台对设计的代码进行了功能仿真,接下来通过软硬件联调的方式进行了下板测试,对设计的功能进行了实际验证并得到了结果。
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