PDF《AFDX 终端控制器》

AFDX 终端控制器 IP 核用户手册 (Ver:1.

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1 1.1 OBT-AFDX主要特征.1 2. OBT-AFDX功能结构框图

3 3. OBT-AFDX寄存器描述

7 3.1 OBT-AFDX寄存器地址.7 3.2 OBT-AFDX寄存器说明.7 3.2.1 控制寄存器(CTRL)7 3.2.2 状态寄存器(STATUS)8 3.2.3 配置PHY寄存器A(MDIO_A)9 3.2.4 配置PHY寄存器B(MDIO_B)9 3.2.5 发送描述符寄存器(Tx Descriptor)10 3.2.6 接收描述符寄存器(Rx Descriptor)10 3.2.7 最大抖动值寄存器(Jittermax)10 3.2.8 发送虚拟链路号寄存器(Tx_Id)11 3.2.9 发送虚拟链路参数寄存器(Tx_Regs)11 3.2.10 接收虚拟链路号寄存器(Rx_Id)11 3.2.11 接收虚拟链路参数寄存器(Rx_Regs)12 4. OBT-AFDX应用案例

12 4.1 外围接口.12 4.2 BALLARD AFDX板卡通信.13 5. 附录.15 5.1 附录一:OBT-AFDX示例程序.15 5.2 附录二:OBT-AFDX外围电路原理图.44 珠海欧比特控制工程股份有限公司 I AFDX 终端控制器 IP 核用户手册 1. OBT-AFDX 简介 AFDX终端控制器,以下简称OBT-AFDX.OBT-AFDX终端是根据ARINC664第7部分 关于AFDX终端的协议规范设计完成的. AFDX是在IEEE802.3以太网标准框架之内,强化 了网络通信的实时性和确定性,用于航空应用的物理连接方式.AFDX 网络体系结构主要 由航空电子子系统、端系统和AFDX 互连模块3个部分组成. 端系统是AFDX网络的重要组成部分,它嵌入在航空电子子系统中,将航空电子子系 统与AFDX网络连接起来,实现航空电子子系统与AFDX网络发送和接收消息的目的,保证 了航空电子子系统与AFDX网络上的其它子系统安全、可靠地进行数据交换. AFDX 网络采用全双工访问,网络中通信节点是预先配置的,不能随机动态增加或删 除.同时基于虚拟链路、带宽分配间隙和抖动等概念为每个链路安排了固定的传输带宽和 最大传输时延,从源头上避免数据传输过程冲突的产生,从而使 AFDX 网络具有了实时性 和确定性的特性.同时,通过采用双冗余网络,确保了 AFDX 通讯的可靠性. 1.1 OBT-AFDX 主要特征 OBT-AFDX 终端特性: ? 支持ARINC664规范;

? 提供2个10/100M的RJ45形式的端口,支持2个端口独立使用或2个端口互为冗余;

? 软件实现传输层(UPD)、网络层(IP)协议,硬件实现链路层(Virtual Link)及物理层 (PHY)层协议 ;

? 高性能的AMBA总线与主机间的数据传输 ;

? 支持采样(Sampling)和列队(Queuing)端口;

? 支持发送和接收各128条虚拟链路(VL);

? 处理器采用Virtex 5. OBT-AFDX终端主要实现以下功能: ? 配置管理:负责对各个终端的各条虚链路进行参数配置,配置内容包括终端系统 的网络ID、设备ID,还包括虚链路中的带宽分配间隙、最大帧长、冗余管理、端 珠海欧比特控制工程股份有限公司

1 AFDX 终端控制器 IP 核用户手册 口类型、状态等配置参数. ? 信息封装:对应用层信息进行UDP、IP和MAC的封装,封装的首部内容根据虚链 路的配置参数确定. ? 流量整形:为了保证每个VL的带宽分配间隙,调整器对每个虚拟链路的数据帧在 发送前按照BAG进行了流量调整. ? 虚拟链路调度:当发送ES具有多路VL时,调度器多路复用来自调整器的不同的数 据帧,防止数据帧发送的冲突. ? 完整性检查:为了保证每条虚链路上信息传送的可靠性,接收终端必须进行完整 性检查,在AFDX终端主要依靠对顺序号的检查来实现. ? 冗余管理:AFDX网络为了能够保证信息安全发送,防止信息传输过程中的丢失, 采用了两个独立的冗余网络进行传输. 珠海欧比特控制工程股份有限公司

2 AFDX 终端控制器 IP 核用户手册 2. OBT-AFDX 功能结构框图 A M B A 总线发送缓存流量整形MAC1PHY1MAC2PHY2接收缓存接收冗余管理 完整性检查发送冗余管理 寄存器配置管理OBT-AFDX 发送部分接收部分AHB AHB APB 虚拟链路调度 TX_ER_A TX_CLK_A TXD_A[3:0] TX_EN_A RX_CLK_A RX_ER_A RX_DV_A RXD_A[3:0] TX_ER_B TX_EN_B TXD_B[3:0] TX_CLK_B RX_CLK_B RX_ER_B RX_DV_B RXD_B[3:0] MDC_A MDIO_A MDC_B MDIO_B CLK RSTN RESETn_B RESETn_A 图2-1 OBT-AFDX 功能结构框图 OBT-AFDX 结构框图如图 2-1 所示.各模块功能说明分别如下表 2-1 所示: 表2-1 OBT-AFDX 各功能模块功能说明 序号模块名称 模块描述

1 AMBA 总线 通过 AMBA 的AHB 总线, 实现 AFDX 和SRAM 的 数据交换;

通过 AMBA 的APB 总线,实现 AFDX 的寄存器配置.

2 发送缓存 AFDX 分为

128 个虚拟链路,每个虚拟链路数据单 独开辟一个存储空间.发送缓存分成

128 个存储空 间,来存储

128 个虚拟链路的发送数据. 珠海欧比特控制工程股份有限公司

3 AFDX 终端控制器 IP 核用户手册 序 模块名称 模块描述 号3流量整形 流量整形是在单条虚拟链路上调整数据帧的发送时 间,使每条虚拟链路在各自配置的时间间隔内,只 发送一帧.

4 虚拟链路调度 虚拟链路的调度就是通过静态优先级的调度算法, 将多条虚拟链路的数据帧,复用到一个通道(AFDX 网络的物理链路)进行传输.

5 发送冗余管理 AFDX 采用冗余网络增强数据的可靠性,发送冗余 管理把要发送的数据进行复制,在两个互为冗余的 网络同时传输帧.

6 寄存器配置管理 寄存器配置管理主要实现对 AFDX 功能的配置,能 够间接反映 AFDX 的功能.

7 接收缓存 进过 MAC 层过来的数据, 要先进行缓存, 使数据帧 在经过接收处理的同时,不影响数据帧的接收.

8 完整性检查 完整性检查是对同一虚拟链路连续接收的帧进行序 列号的检查,判断虚拟链路接收的帧序列是否完整 有效.

9 接收冗余管理 接收冗余管理是对接收到互为冗余的数据帧进一步 处理,丢弃冗余帧.

10 MAC MAC 模块主要实现 CRC 校验,配置 PHY 寄存器以 及和 PHY 进行通讯功能.

11 PHY AFDX 的网络接口. 表2-2 OBT-AFDX 外部接口信号说明 序号信号名称 信号方向 信号描述

1 CLK I 系统输入时钟

2 RSTN I 外部复位信号,低电平有效

3 AHB I/O 接AMBA.AHB2.0, 主要是地址线,数 珠海欧比特控制工程股份有限公司

4 AFDX 终端控制器 IP 核用户手册 序 信号名称 信号方向 信号描述 号 据线,读写控制线,数据交互信号线

4 APB I/O 接AMBA.APB2.0,主要是地址线,数 据线,读写控制线,寄存器配置信号线

5 RESETn_A O 通道 A 复位 PHY 信号,低电平有效

6 TX_ER_A O 通道 A 发送数据错误

7 TX_EN_A O 通道 A 发送使能,当使能时告诉 PHY 数据有效

8 TXD_A[3:0] O 通道 A 发送数据信号

9 TX_CLK_A I 通道 A 发送单元时钟,PHY 提供

10 RX_CLK_A I 通道 A 接收单元时钟,PHY 提供

11 RX_ER_A I 通道 A 接收错,PHY 在当前传输帧提 示传输媒质错误

12 RX_DV_A I 通道 A 接收数据有效, PHY 告知 MAC 数据信号有效

13 RXD_A[3:0] I 通道 A 接收数据信号

14 MDC_A I 通道 A 管理数据时钟,MAC 提供给 PHY

15 MDIO_A I/O 通道 A 管理数据的输入输出,双向数 据通道用于 MAC 和PHY 的数据交换

16 RESETn_B O 通道 B 复位 PHY 信号,低电平有效

17 TX_ER_B O 通道 B 发送数据错误

18 TX_EN_B O 通道 B 发送使能,当使能时告诉 PHY 数据有效

19 TXD_B[3:0] O 通道 B 发送数据信号

20 TX_CLK_B I 通道 B 发送单元时钟,PHY 提供

21 RX_CLK_B I 通道 B 接收单元时钟,PHY 提供

22 RX_ER_B I 通道 B 接收错,PHY 在当前传输帧提 珠海欧比特控制工程股份有限公司

5 AFDX 终端控制器 IP 核用户手册 序 信号名称 信号方向 信号描述 号 示传输媒质错误

23 RX_DV_B I 通道 B 接收数据有效, PHY 告知 MAC 数据信号有效

24 RXD_B[3:0] I 通道 B 接收数据信号

25 MDC_B I 通道 B 管理数据时钟,MAC 提供给 PHY

26 MDIO_B I/O 通道 B 管理数据的输入输出,双向数 据通道用于 MAC 和PHY 的数据交换 珠海欧比特控制工程股份有限公司

6 AFDX 终端控制器 IP 核用户手册 珠海欧比特控制工程股份有限公司

7 3. OBT-AFDX 寄存器描述 3.1 OBT-AFDX 寄存器地址 表3-1 寄存器地址分配 地址 读/写 有效位宽 寄存器描述 0x8000 0F00 RD/WR

32 控制寄存器(CTRL) 0x8000 0F04 RD/WR

32 状态寄存器(STATUS) 0x8000 0F08 RD/WR

32 配置 PHY 寄存器 A(MDIO_A) 0x8000 0F0c RD/WR

32 配置 PHY 寄存器 B(MDIO_B) 0x8000 0F10 RD/WR

32 发送描述符寄存器(Tx Descriptor) 0x8000 0F14 RD/WR

32 接收描述符寄存器(Rx Descriptor) 0x8000 0F18 RD/WR

32 最大抖动值寄存器(Jittermax) 0x8000 0F1c RD/WR

32 发送虚拟链路号寄存器(Tx_Id) 0x8000 0F20 RD/WR

32 发送虚拟链路参数寄存器(Tx_Regs) 0x8000 0F24 RD/WR

32 接收虚拟链路号寄存器(Rx_Id) 0x8000 0F28 RD/WR

32 接收虚拟链路参数寄存器(Rx_Regs) 3.2 OBT-AFDX 寄存器说明 3........