基于时间触发的机载统一网络协议一致性测试技术

基于时间触发的机载统一网络是下一代航空机载系统技术的重要发展方向。为实现网络设备快速可靠互联,需要建立网络协议标准并通过一致性测试保证网络信号品质可靠、协议正确无故障。文中基于AS6802及IEEE 802.3协议规范,结合机载网络需求选取适用于航空机载时间触发网络物理层及链路层标准,建立了机载统一网络设备标准。依据网络标准设计测试项目,结合测试需求建立了基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的实物测试环境。使用光示波器、光功率计、光衰减器等设备进行发送端眼图、信号速率、上升下降时间、消光比、平均光功率、接收端误码率、接收灵敏度等物理层信号特性测试。通过特异性设备仿真端系统发送测试所需网络帧,进行链路层协议状态机、同步参数一致性测试。测试结果表明,被测网络设备误码率小于10-12,眼图等光电信号特性均满足物理层标准。状态机跳转符合链路层协议,重要同步参数满足主机所规定,所成品厂实现互联互通。

纯电动汽车时间触发总通讯协议网络消息调度策略研究

为提高纯电动汽车通信网络的带宽利用率和实时性,针对网络中随机性消息和周期性信息并存的特点,提出了一种时间触发总通讯协议(time trigged controllen area network,TTCAN)混合调度策略,以自主研发的双电机驱动电动车动力控制系统为对象,结合消息的周期性和重要程度,对通信网络内消息的调度策略进行了设计优化。最后,通过在CAN网络硬件测试平台上的验证,结果表明,所设计TTCAN网络与普通CAN网络相比,对网络的带宽利用率和随机性消息的实时性都有显著的提高。

基于FPGA的时间触发协议控制器实现

时间触发协议是TTA架构必需的通信协议,用于在要求高可靠性的分布式容错实时系统中电子模块之间的互连;目前作为时间触发通信系统重要组成部分的时间触发控制器主要是采用处理器来实现协议的处理,协议开销比较大;基于FPGA的时间触发协议控制器的设计,采用了具有较好同步能力的编码方式和合理的帧格式,在建立全局时间基准的基础上优化了协议处理状态机,利用FPGA的并行处理能力,降低了协议开销,增加了总线的效率,同时也提高了时钟同步精度和容错能力;仿真结果表明,基于FPGA的时间触发协议控制器具有较好的性能。

基于时间触发的CAN协议任务调度优化算法

在基于时间触发的CAN协议的实时分布系统中,时间触发的CAN协议的任务调度是一个重要的问题。一种多项式时间复杂度的优化算法被提出来构造调度表,其基本周期有4种假定情况,其中在实验中给出了每种算法的渐近性能比,并证明折衷周期算法的性能要优于其它三种算法。

基于FPGA的时间触发协议控制器实现

时间触发协议是TTA架构必需的通信协议,用于在要求高可靠性的分布式容错实时系统中电子模块之间的互连。目前作为时间触发通信系统重要组成部分的时间触发控制器主要是采用处理器来实现协议的处理,协议开销比较大。基于FPGA的时间触发协议控制器的设计,采用了具有较好同步能力的编码方式和合理的帧格式,在建立全局时间基准的基础上优化了协议处理状态机,利用FPGA的并行处理能力,降低了协议开销,增加了总线的效率,同时也提高了时钟同步精度和容错能力。仿真结果表明,基于FPGA的时间触发协议控制器具有较好的性能。

时间触发光纤通道协议芯片的设计与实现

为支持光纤通道(FC)协议在航电系统中的应用并提高消息传输的时间确定性,将时间触发机制作为消息调度策略引入FC协议中,基于FPGA数字逻辑平台设计实现一种时间触发的FC终端协议芯片,并根据相关性能指标对其中的主要模块FC IP核、发送/接收缓存管理模块以及IRIG-B编解码模块进行逻辑设计。测试结果表明,该协议芯片端口状态机、帧发送和帧接收模块工作正常,且时域信号波形正常,数据消息能够按时间调度表依次调度,满足设计要求。

时间触发以太网时钟同步协议攻击行为的性能评估方法

时间触发以太网时钟同步协议的PCF(protocal control frames)是决定该网络能否正常工作的核心要素,一旦发生针对PCF帧的攻击行为,可能会导致整个时间触发以太网的时序错乱和瘫痪。为了更好地深入分析这种攻击行为,提出一种针对PCF帧的攻击行为的性能评估方法,可对攻击者能力和攻击造成的影响进行有效评估。首先以不同阶段的时钟同步过程为考量依据,对攻击行为的实施过程和造成的影响进行详细分析,建立针对PCF帧的攻击行为分类框架。然后对攻击行为的要素进行分析提取,并结合量化参数,推导出攻击行为性能量化的数学表述。最后通过典型示例,对提出的方法进行应用说明,结果表明,本文方法可以较为合理地对攻击效能进行评估。

基于IEEE 1588协议的时间触发以太网同步算法

基于IEEE 1588时间同步的时间触发以太网(TTE)解决数据传输延迟的不确定性问题时,未考虑时间戳精度对IEEE 1588协议同步精度的影响。为此,建立一种频率漂移估计与偏差估计模型,计算时间戳精度对IEEE 1588协议同步精度的影响大小,并在理论上推导TTE协议时间同步与IEEE 1588协议时间同步的误差。实验结果表明,当时间戳精度达到0.1μs或更高时,相对标准TTE时间同步算法,基于IEEE 1588协议的TTE网络具有更高的时间同步精度。

时间触发协议总线监护方法研究

时间触发协议(TTP)是一种实时通信协议,用于安全关键分布式故障容忍系统中节点之间的互相通信。介绍了TTP的介质访问策略与时钟同步方法,通过对TTP的理解,研究时间触发总线监护方法,提出本地总线监护和中心总线监护分别在低速和高速TTP中的应用场景和设计方法,给出了总线监护开启和关闭时间的计算方法,设计了TTP总线通信平台用于本地总线监护功能测试,验证总线监护设计方法的有效性,为TTP在安全关键实时系统中的应用提供有力支撑。

基于LabVIEW的一种时间触发协议设计实现

时间触发协议具有精度高、实时性好、灵活应用的特点,在现代工业总线领域的应用逐渐增多。FlexRay是一种典型的时间触发协议总线,它既考虑了时间同步、通信调度和容错机制,又考虑了传输速度、安全性、操作灵活性、实时、分布式智能、网络拓扑等,而FlexRay总线的参数设计是FlexRay总线的应用难点,大量的网络协议参数以及相对应的关联计算与约束条件,使得FlexRay的应用较为复杂。设计一款针对FlexRay应用的参数设计与管理软件,从参数与时隙调度配置、组网设置、通信状态监测方面开展设计,有效简化了FlexRay总线的应用难度。

TTP/C协议的一致性机制研究

介绍了一种基于时间触发的面向容错分布式嵌入系统的通用构架TTA,以及目前TTA系统的主流协议TTP/C所提供的主要一致性机制,并提出了一种改进的状态确认算法。

基于时间触发的高可靠性实时系统架构

时间触发架构(TTA)为设计和实现高可靠性分布式嵌入式系统提供了软件和硬件的模型。在TTA系统中,全局时基和各种接口的精确定义,简化了节点间通信,保障了实时应用时限和错误检测。该文描述了TTA模型和TTA设计原则,并提出了基于TTA简单的车载节点模型。

时间触发光纤通道调度算法确定性分析

光纤通道以其优良性能,成为下一代航电系统的必然选择。但是基于事件触发的消息调度形式限制了对航电系统性能的分析,为提高消息在网络中传输时间确定性,在时间触发协议的基础上,针对光纤通道提出一种时间触发的消息调度算法。通过对交换式网络建模,采用理论和仿真相结合的方法,对先来先服务调度策略和时间触发调度策略进行分析,结果表明时间触发调度算法可以很好地提高网络消息传输的确定性,满足航电系统安全关键消息的传输要求。

时间触发总线时钟同步技术研究

时间触发协议(TTP)总线,或称时间触发总线,是一种用于安全关键实时控制系统的总线,采用基于全局时间基的时间触发通信机制。针对时钟同步高精度、容错的要求,研究了时间触发总线时钟同步算法,在OMNe T++仿真环境下建立了节点机模型和时钟同步算法模型,构建了时间触发总线系统模型,对时钟同步算法进行仿真,验证了同步算法。在同步周期足够的情况下,可以达到1μs以内的同步精度。

时间触发以太网时钟同步的容错方法分析

为揭示高完整性和标准完整性配置下时钟同步容错方法的有效性,对时间触发以太网(time-triggered Ethernet,TTE)网络标准中时钟同步服务描述进行协议分析,还原时钟同步算法的理论模型。通过分析容错机制对应的失效模式,对TTE网络时钟同步算法在单同步域下对抗失效的有效性进行仿真验证,仿真结果表明了高完整性配置下的TTE网络时钟具备对抗单点随意失效的能力。

时间触发总线验证技术研究

TTP协议定义了一种高确定性,无冲突,高安全的通信总线,能够满足包括飞行控制等的安全关键实时控制系统的应用要求;时间触发总线验证技术根据TTP协议规范要求,针对研制的节点进行测试,包括基本通信测试、时钟同步、故障注入等不同的测试场景,充分验证被测节点的各项功能、性能;通过这些测试,表明被测节点各项指标都满足研制需求,可用于安全关键实时控制系统。

时间触发总线流量调度机制及其实时性分析

根据航空航天综合电子系统中的消息传输要求,在时间触发总线网络架构及时间触发协议(TTP)的基础上,分析时间触发总线的流量类型。针对TTP总线中时间触发周期消息和事件触发非周期消息2种类型的流量,设计基于流量转换策略的消息调度机制,包括周期消息优先级调度算法及非周期消息缩微重排序调度算法。通过建立TTP总线的消息传输模型,分析并计算TTP总线中周期消息的传输时延,结合通信降级机制及网络演算方法,得到TTP总线中非周期消息的服务曲线、到达曲线和延迟上界。通过建立TTP总线仿真模型,得出实验最大时延与理论最大时延一致,从而验证基于流量转换策略的消息调度机制能够保证不同类型流量的实时传输。

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。

基于时间触发FC终端接口的设计

FC总线协议凭借其高速率、高可靠性以及低延迟,成为下一代航电网络的理想协议。但基于事件触发的消息传输形式,使得网络在时间确定性方面依然存在不足。为提高消息传输的确定性,设计实现了一种基于时间触发的FC终端接口,同时对其关键模块FC IP核、PCIE接口、存储芯片控制器以及发送缓存管理模块进行了详细的设计。最后在借助开发工具ISE和Modelsim,对设计的接口进行了测试。结果表明,该接口误码率小于10^(-12),眼图抖动控制在87.5 ps,满足设计要求。

时间触发通信总线监控技术研究

TTP总线技术是面向机载分布式安全关键系统的主要总线技术之一。针对TTP总线数据的实时监控和分析需求,提出了面向总线消息且不依赖于特定总线配置的异步总线监控方法,给出了TTP总线监控节点及监控软件设计,达到了对时间触发通信总线数据的实时监控效果。构建验证环境开展了总线监控的测试工作,结果表明,监控节点能够实现对最高5 Mb/s速率数据的实时监控分析,能够有效支撑对TTP总线系统的数据的分析验证。