基于TTE端系统的时钟同步设计与实现

随着航空电子体系架构的日益更新,航空机载总线技术得到了飞速发展.时间触发以太网作为新一代的航空总线适合在分布式综合模块化电子系统中应用.时钟同步机制是该网络的核心技术,通过该技术建立的高精度全局同步时钟是保障TTE的数据通信强实时性和确定性的先决条件.本文在分析研究TTE时钟同步算法的基础上,提出了符合SAE AS6802协议标准的TTE端系统的时钟同步机制的设计方案,并在FPGA硬件上得以实现.     

基于时钟同步的航空发动机分布式试验测控系统的研究

本文应用基于NTP协议的时钟同步方法和主从服务器方式的时钟同步实现策略，研究了基于时钟同步的航空发动机分布式试验测控系统的层次结构与系统集成，并在航空发动机高空试验台多前端测控系统试验中获得了成功的应用。     

TTE网络压缩功能计算开销的测量方法

针对通过传递协议控制帧(PCF帧)实现分布式节点之间的时钟同步的时间触发以太网(TTE)的关键参数获取问题,通过剖析TTE时钟同步协议的原理,提出了不用访问同步主控器(SM)或压缩主控器(CM)的底层驱动,仅通过捕获并观测SM和CM之间的PCF帧,得到给定TTE网络压缩功能运行的计算开销的测量和计算方法。采用FPGA硬件实现了相应的捕帧测量装置,从理论分析和实际测试两个方面实现了关键参数计算开销的测量,通过共计13 724次实验得到的计算开销平均值为32 757 ns。     

基于CAN总线的冗余系统同步技术研究

为了解决自动油门伺服控制器冗余系统中双CPU时钟不同步导致的系统工作不稳定问题,本文提出了一种改进的同步技术,该技术通过CAN总线通信,基于PYP协议进行信息交互,实现双CPU的时钟同步。通过开发试验板进行验证测试,测试结果表明,该技术可以有效地解决冗余系统同步问题,同步后的时钟误差为微秒级,大大优于硬件同步技术的毫秒级。     

基于时间触发架构的网络技术研究与设计

随着航空电子系统架构朝着网络化的方向发展,机载电子系统时间关键性和安全关键性的通信应用需求加大,交互的信息量级不断提升,传统的机载总线技术已无法胜任。时间触发以太网(TTE)在引入了高精度时钟同步机制的基础上,采用一致性通信、故障容忍和冗余设计等技术提高了通信的实时性、稳定性和安全性。以TTE和时间触发协议(TTP)为例,综合TTE和TTP的优势,提出跨网段的一体式时间触发网络设计方法,为航空机载电子系统领域提供了基于时间触发架构的统一网络服务。     

分区OS与TTE网络之间的时钟同步方法研究

随着航空电子系统综合化模块化程度的不断提高,日益增加的软件功能使得系统规模和复杂程度随之增加。为了满足系统高安全、高可靠的性能需求,确保周期任务的顺利执行,提出了一种基于时间触发以太网与ARINC 653分区操作系统的时钟同步优化算法,在传统算法的基础上,分别针对起始点同步与周期性调整两个阶段进行了算法优化。经试验验证,算法能够更加精确地对上下层时钟周期进行同步,有效地缩短了起始点同步时长、提高了周期性调整精度。     

时间触发以太网标准研究

根据航空电子体系结构的发展趋势和要求,说明时间触发以太网（TTE）的发展状况和国内外标准化工作的进展。分析了SAE AS6802时间触发以太网标准的范围与特色,重点说明SAE AS6802标准定义的TTE网络分布式时钟同步机制及其容错方法,并说明利用微秒级精度的全局时钟提高航空电子系统完整性的方法。     

飞行仿真系统网络传输与同步技术

网络通信是分布环境下飞行仿真系统需要解决的关键技术,包括网络传输量和时钟同步等。网络传输量方面,采用DR模型降低了网络数据更新频率,减少了数据通信量,并采用数据封包、解包的方法降低了网络频繁调用带来的时间损耗;时钟同步方面,采用了硬件同步电路和软件高性能时钟相结合的时钟同步方案,确保了飞行仿真系统时间推进的严格同步。在此基础上,构建了基于适配器模式的、支持多协议的通信引擎网络中间件,将顶层应用和底层通信进行有效隔离,降低了应用层开发量,加快了系统集成效率,在多型飞机模拟器中得到了应用。     

实时分布式系统中的一种时钟同步技术

结合现代实时分布式系统对时钟的要求,讨论了这种系统中的时钟因素,分析了原来广泛研究的Lamport时钟修正算法的不足之处。然后指出使用绝对全局时钟进行节点之间的通信,而用绝对本地时钟作为处理机本地的时钟来进行计算以及其它各种操作。实践证明这是一种可行的技术。     

TTE高完整性和标准完整性配置下同步机制和容错能力对比分析

针对高完整性与标准完整性配置的时间触发以太网具有不同同步机制和容错能力,对二者的同步机制和容错能力进行对比分析,在OMNet++平台上分别建立高完整性与标准完整性配置的时间触发以太网仿真模型,模拟不同故障下的时钟同步协议操作场景,对2种配置下的TTE同步机制的容错能力进行验证和分析。结果表明:高完整性配置容错能力更强,能够对抗压缩主控器和同步主控器的并发故障失效;面对多个不一致-遗漏故障时,高完整性配置的TTE能通过同步结团检测服务更快地进入重启动状态,因此相较于标准完整性配置反应更快。     

基于AFDX网络的时间同步分析与实现

时间同步技术对分布式网络是不可缺少的。根据AFDX网络的完整性、冗余性等特点,提出一种AFDX网络时间同步模型和实现方法。分析了时间同步过程中产生的时间延迟,并提出两种延迟补偿方法,分别为一次性补偿法和分段补偿法。对两种时间延迟补偿方法进行对比后,采用较为理想的分段补偿法给出AFDX网络的时间同步实现。提出一种时间同步精度的测量方法,并对AFDX网络的时间同步进行了实验和测量。结果表明,方法具有较高的同步精度,能够满足AFDX网络的使用要求。     

交换式实时以太网的实现方法

将简单实用的以太网应用到工业控制和航空航天领域,是人们关心的一个问题。然而,由于缺乏实时性服务,导致无法对已用网络进行改造。本文给出一种对全双工交换式以太网进行改造的方法,以保证网络的流量和延时要求。交换机和节点用EDF算法控制实时传输,从而在无需修改以太网标准的前提下支持实时和非实时传输。交换机通过对源节点和目的节点之间的链路进行可行性分析,最终确认RT通道是否可以建立(即准许控制)。交换机还定时广播以太网帧来同步所有节点。     

基于AFDX网络终端系统SoC的FPGA原型验证

基于商业以太网技术的AFDX网络,具有高带宽,低延迟,强实时性,高可靠性的特点已应用于在空客A380等型号上。ARINC664 Part7协议定义了AFDX网络的终端系统,交换机,以及通信机制。其中AFDX网络终端系统（ES,EndSystem）为航电系统上层应用与AFDX网络之间提供信息收发的通道。基于ARM9的AFDX—ESSoC是国内首款AFDX终端系统智能协议芯片,结合项目实践以SoC验证方法学为指导,以应用需求和ARINC664 Part7协议标准为依据,介绍了在FPGA环境下搭建验证平台,开发测试向量实施验证的过程,并对验证结果进行了分析,为成功流片提供了可靠保证。     

分布式测控环境下的实时通信研究

面向服务于航空试验的测控系统，提出了通过构架分布式测控环境的方法实现航空测控系统集成的构想，分析了航空试验测控系统中实时通信的特殊性，设计了基于以太网络的实时通信协议，并在此协议之上实现了分布式测控环境下的实时通信服务。     

面向风险均衡的AFDX虚拟链路路径寻优算法

为确保综合模块化航空电子系统的安全性需求能够在全双工交换式以太网中得到一致性保证,提出了一种面向风险均衡的路径规化（RBPP）算法,以满足各航电功能间的安全隔离要求,同时分散风险,避免局部物理链路的风险集中,提高系统安全性。以民机失效状态类别划分为基础,建立了航电功能、分区、端系统、虚拟链路（VL）风险模型;RBPP以均衡各物理链路风险为目标,同时综合考虑网络实时性、链路负载能力等因素,采用粒子群算法进行优化目标求解。利用仿真优化方法对RBPP算法进行了实现,在典型工业航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络架构及A380AFDX网络架构下进行仿真分析,结果显示多播VL的简化处理的会使网络风险增加;在1 000条VL配置下与负载均衡（LB）算法和最短路径（SP）算法进行了分析对比,结果显示RBPP算法在满足各航电功能间的隔离需求的同时,链路风险均衡能力在两种网络拓扑下分别比负载均衡算法提高了10.7%和23.4%,比最短路径算法分别提高了35.4%和47.9%。     

Switched Ethernet testing for avionics applications

Switched Ethernet is being implemented as an avionics communication architecture. A commercial standard (ARINC-664) and an aircraft vendor-specific implementation known as avionics full duplex switched Ethernet (AFDX) have been developed that defines the topology and use of switched Ethernet in an avionics application. In avionics applications, the movement of data between devices must take place in a deterministic fashion and must be delivered reliably. All aircraft flight hardware must be tested to be sure that it will communicate information properly in the switched Ethernet network. The airframe manufacture must test the integrated network to verify that all flight hardware is communicating properly. Testing and maintenance testing is required to perform data communication level testing of switched Ethernet architectures for avionics applications to insure that all communication is deterministic and reliable. This paper provides an overview of a switched Ethernet avionics network and identifies the testing challenges associated with a switched Ethernet avionics application. A practical implementation performing the required tests is discussed.     

TCP/IP协议在发动机试验测控网络中的应用研究

阐述了TCP/IP协议及其在测控网络中的应用特点，分析了可能发生的如以太网拥塞和传送数据包丢失等实际问题，并提出了相应的解决办法，在发动机试验测控网络中获得了成功应用。     

一种基于LabWindows/CVI的以太网口的自动测试的方法

为解决航空电子产品中LRU的网络端口测试问题,提出了一种基于CVI的以太网口的自动测试方法,详细介绍了Ping的过程,物理连接和软件实现自动测试的过程,避免了手动输入命令测试的复杂过程,实现了软件自动测试网络端口是否相通,大大加快了测试进度。经试验论证,该方法具有高效、可靠、自动测试等特点,为LRU的以太网网口测试提供了一个可行的方法和思路。     

基于实时仿真的网络通讯系统研究

针对直升机工程模拟器的实时性要求,和各个分系统仿真环境不同的实际情况,系统采用了包括共享内存、反射内存网和以太网在内的混合通讯模式来构建实时网络。文中介绍了共享内存、反射内存网和以太网这三种不同的实时网络技术,分析了它们的不同功能,同时提供了基于vxworks实时开发环境下的具体实现方法。     

一种RapidIO交换网络配置方法的设计与实现

RapidIO技术主要面向高性能的嵌入式系统互连通信,具有比以太网、PCIE更高的传输效率,能够为嵌入式系统提供一种可靠、有效的互连通信。介绍了RapidIO网络的组成以及交换的基本原理及RapidIO交换网络的配置方法,并且通过实例分析,实现了RapidIO交换网络的配置。