Skip to main content
SUPERVISOR
Shahabedin Rahmanian
شهاب الدین رحمانیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdi Changani Khorasgani
مهدی چنگانی خوراسگانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Hardware and Software Implementation of AFDX Interface
AFDX network is designed for applications that require high safety and reliabilty. AFDX interace is implemented based on the ARINC 664 standard Part 7. This standard is a deterministic version of the IEEE 802.3 standard. In a Ethernet network there is no guarantee for data arrival time in the destination. AFDX standard use virtual links (VL’s) to correct this problem. This thesis presents the design and implementation of software and hardware for AFDX interface which can be used for data transfer within aircraft. For this reason, data link layer of Ethernet must be changed regarding to ARINC664 stsndard. In the first step, AFDX interface is implemented using software on an ARM microprocessor. Software based implementation enables rapid design development and troubleshooting. A real-time operating system (RTOS) is used for the implementation of AFDX interface scheduler unit because accurate timing requirement in ARINC664 standard and jitter of transmitted data is measured. After software based implementation, hardware based implementation using programmable logic unit of Zynq SoC is considered to achive a completely deterministic timing characteristics. In this design, the virtual link data is stored in a dedicated FIFO memory and an AFDX scheduler sends messages according to the BAG time of each VL, to the MAC layer. Finally, the design is implemented on a Zynq EVB board and the jitter of transmitted data is measured. Hardware implementation results show that the specified requirements in the ARINC664 standard can be achieved. Keywords: Avionics, Data Netwprk, AFDX Interface, Hardware Implementation, RTOS.
شبکه AFDX (Avionics Full-Duplex Switched Ethernet) برای کاربردهای هوایی که نیازمند ایمنی بالایی هستند طراحی‌شده است. پیاده‌سازی AFDX بر اساس بخش 7 استاندارد ARINC 664 است که این استاندارد خود یک نسخه سفارشی از استاندارد IEEE 802.3 است. در شبکه اترنت هیچ تضمینی در مورد زمان رسیدن اطلاعات وجود ندارد. AFDX برای برطرف کردن این نقص از مفهوم لینک مجازی (VL) استفاده می‌کند. با تغییر مشخصات شبکه اترنت و اضافه کردن لینک مجازی یک شبکه با قابلیت اطمینان بالا به‌صورت تمام دوطرفه محقق می‌شود. هدف از این پایان‌نامه طراحی و پیاده‌سازی نرم‌افزار و سخت‌افزار واسط AFDX برای استفاده در شبکه انتقال داده داخل یک هواگرد است. برای پیاده‌سازی هسته رابط AFDX نیاز است لایه ارتباط داده (Data Link) شبکه اترنت براساس استاندارد ARINC 664 تغییر کند. در مرحله اول طراحی و پیاده‌سازی لایه‌ی ارتباط داده واسط AFDX به‌صورت نرم‌افزاری و بر روی یک ریزپردازنده با معماری ARM انجام می‌شود. از مزایای پیاده‌سازی نرم‌افزاری قابلیت رفع عیب و توسعه سریع طراحی است. با توجه به نیاز به زمان‌بندی دقیق که از ملزومات استاندارد ARINC 664 است از یک سیستم‌عامل بلادرنگ (RTOS) برای پیاده‌سازی واحد زمان‌بند واسط AFDX و راه‌اندازی ریزپردازنده استفاده می‌شود. در نهایت جیتر دیتای ارسالی وقتی‌که چند لینک مختلف در سامانه تعریف‌شده است، اندازه‌گیری می‌شود. در مرحله دوم برای پیاده‌سازی سیستم با مشخصات کاملا قطعی زیر لایه LLC (Logical Link Control) لایه ارتباط داده در بخش PL (Programable Logic) یک تراشه Zynq پیاده‌سازی شده و ارتباط آن با سیستم‌عامل و لایه‌های بالاتر شبکه طراحی می‌شود. در این طراحی اطلاعات لینک‌های مجازی مختلف در حافظه‌های FIFO اختصاصی ذخیره‌شده و زمان‌بند هسته AFDX با توجه به اولویت و زمان BAG هر لینک جریان منظم از پیام‌های اترنت را برای ارسال به لایه MAC واسط شبکه ارسال می‌کند. سپس با شبیه‌سازی جیتر دیتای ارسالی، تاخیر ساخته‌شدن فریم اترنت و حداکثر تعداد لینک مجازی قابل پیاده‌سازی محاسبه می‌شود و در نهایت طراحی انجام‌شده بر روی یک برد سخت‌افزاری Zynq پیاده‌سازی می‌شود. با توجه به نتایج به دست آمده با پیاده‌سازی سخت‌افزاری می‌توان به طور کامل به الزاماتی که در استاندارد ARINC 664 برای واسط AFDX مشخص‌شده است، دست‌یافت. کلمات کلیدی: اویونیک، گذرگاه داده، واسط AFDX، سیستم‌عامل بلادرنگ، پیاده‌سازی سخت‌افزار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی