基于AMBA总线接口的AFDX端系统IP核

图3[8]所示。

(1)虚拟链路调度：由于一个AFDX端系统内可以使用多条虚拟链路，而AFDX网络的物理链路同一时间只允许一条虚拟链路的数据被发送，因此端系统协议栈的虚拟链路层需要对经过流量整形的各条虚拟链路进行多路复用传输到物理层。发送功能模块采用了基于静态优先级的综合同步调度策略，其高优先级数据帧发送延迟明显小于低优先级数据帧的延迟，具体规则如下：

(a) 对虚拟链路层的所有VL区分为高或低两个优先级，VL的优先级一旦确定，在传输过程中将固定不变。

(b) 将标准AFDX调度模型的流量整形综合到虚拟链路调度。

(c) 虚拟链路调度器根据VL的优先级(对于具有同一优先级的VL则根据轮询策略)，读取虚拟链路层VL队列缓冲的帧到虚拟链路多路复用缓冲。

(d) 同时虚拟链路调度器采用同步调度对进入多路复用缓冲的各虚拟链路的帧进行流量整形并发送。

(2)发送冗余管理：发送冗余管理功能是根据虚拟链路的冗余配置状态确定帧的传输方式，包括只在网络A传输、只在网络B传输或者在网络A和网络B同时传输(冗余传输)三种方式，如果需要冗余发送，则复制AFDX帧，并修改AFDX帧的网络接口标识(Interface_ID)，然后通过相应的网络传输到目的端系统。

4.2.3 接收功能模块

接收模块要实现以下功能：首先将MAC模块(MAC1和MAC2)传来的数据存入自身缓存中，首先经过CRC检查帧的正确性，如果没有错误，再对数据帧进行完整检查、冗余管理。接收模块主要功能如图4[8]所示。

(1)完整性检查：AFDX使用SN对虚拟链路上传输的帧进行顺序编号，因此虚拟链路层可以根据一定算法对同一虚拟链路连续接收的帧的SN进行检查，判断虚拟链路接收的帧序列是否完整有效。

完整性检查的应用规则(以下文中简称“IC规则”)，可以归纳如下：

规则1：RSN=PSN+1，表示当前接收帧的SN符合期望的SN，为上一接收帧的后续帧;

规则2：RSN=PSN+2，表示单个帧的丢失不会影响后续到达帧的接收。

规则3：RSN=0，表示当前接收帧是在源端系统启动或复位后发送的第一帧。

其中RSN(Received SN)指当前接收帧的SN;PSN(Previous SN)指同一虚链路上前一个接收帧的SN;操作符“+”是指在SN的取值范围内进行循环加计算，SN的取值范围为1~255，当SN超过最大值时，返回到循环的起始位置，即当PSN=255时，RSN=PSN+1=1。

(2)接收冗余管理：冗余性检查接收所有经过完整性检查的合法帧，当它接收到同一个帧的两份拷贝时，它将先接收到的帧转发出去，然后删除冗余帧。

在接收帧时，冗余检查模块还依赖于SkewMax(最大偏斜)。SkewMax指接收两个独立网络传送的互为冗余的帧的最大允许时间间隔。如果互为冗余帧的接收时间间隔在SkewMax之内，那么丢弃冗余帧。如果接收时间间隔超过SkewMax，那么冗余帧被无条件接收，视为有效帧。

　　5 结束语

本AFDX端系统IP核符合ARINC664规范，可集成于具有AMBA总线接口的SoC中，外接物理层PHY接口芯片便可以接入AFDX网络。经RTL级和FPGA验证及功能和性能测试表明，此IP核符合AFDX协议标准，通信性能及稳定性较高，能满足系统应用需要。

另外，本AFDX端系统IP核具有标准的AMBA总线接口，因此，完全可以作为一个通用的IP核集成在各SoC设计中，并可满足各种嵌入式通信系统的应用要求，具有广泛的应用价值。

　　参考文献：

[1]陈昕, 周拥军, 万剑雄. AFDX端系统关键技术的研究与实现[J]. 计算机工程. 2009, 35 (5): 1-3

[2]Committee of the IEEE Computer Society.IEEE Std. 802.3-2002. LAN/MAN Standards[S]. 2002

[3]罗西. 基于FPGA的AFDX端系统设计[硕士论文]. 长沙：中南大学. 2011

[4]AEEC. ARINC Specification 664 Part 7: Avionics Ful1 Duplex Switched Ethemet (AFDX) Network[S]. 2005

[5]熊华钢, 李峭, 黄永邦. 航空全双工交换式以太网标准研究[J]. 航空标准化与质量. 2008, 223: 25-26

[6]ARM Ltd Co AMBA Specification(Rev2.0) [Z]. 1999

[7]李瑞, 张春元, 罗莉. 三种常用SoC片上总线的分析与比较[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2004 (02)

[8]许燕婷. AFDX端系统协议栈虚拟链路层分析及仿真研究[硕士论文]. 上海：上海交通大学. 2011