随着现代航空工业的飞速发展,机载电子系统成倍增加,现有的航空通信网络已成为整个航空系统的瓶颈。ARINC-664作为航空数据网络(ADN)的新一代标准应运而生,它提出了航空全双工交换以太网(AFDX),该网络基于IEEE802.3协议,结合ATM网络的优点,是种高速、实时、可靠、确定性的网络。AFDX现已在空客的A380和波音的B787得到广泛应用。本论文基于部门承担的研究项目“机载通信网络核心SOC芯片组设计技术研究”,设计出符合ARINC-664规范的核心交换芯片,支持24个100Mbps端口和4K条虚连接,以及确定性的QOS保证。本论文首先简要介绍航空网络的发展历程,然后从网络拓扑结构和系统组成方面对AFDX网络进行概述,在研究的基础上对AFDX交换机整体设计提出了有效的解决方案,着重描述了交换芯片核心部件的设计实现,包括缓存管理单元、描述符管理模块、配置表以及数据收集模块。特别在缓存管理单元设计中,采用了缓存空间的分页管理模式和空闲缓存空间的合理分配,提高交换芯片共享缓存的效率。根据AFDX网络对延迟的要求,对输出队列的调度算法进行了深入的研究,通过与常用的调度算法对比,提出了一种低时延优先的加权差额轮询调度算法。最后通过交换芯片的代码功能验证和FPGA原型验证,证明交换芯片的功能、性能满足预先设计的要求。