一、高性能以太网交换机硬件及IMA关键技术研究（论文文献综述）
付成英[1]（2020）在《基于分布式控制的水下机器人设计》文中提出随着人类对水下资源的勘探、开发和利用,水下机器人作为关键装备,逐渐得到广泛地应用。传统的水下机器人,具有外设丰富、功能强大的优点,但是也存在成本高昂、笨重、携带和使用不方便等缺点。本课题提出一种全新的思路,实现一种低成本、小体积、重量轻、易携带和布放、使用方便的观察级水下机器人。本课题主要的工作如下:（1）本课题对水下机器人在国内外现状和发展趋势进行分析,对观察级水下机器人的技术趋势和商业前景进行研判和预测。本课题研究内容,对于水下机器人的市场调研和技术探索,具有参考意义。（2）本课题实现一个观察级水下机器人的完整设计,对于能源系统、通信系统、控制系统、传感器系统、动力系统、视频系统等子系统,均进行分析和测试,验证了其可行性、可靠性。（3）本课题对于水下机器人设计的关键技术,如高压直流输电技术、宽带电力线载波技术、分布式控制系统、电池管理系统、推进器系统,进行仔细分析、提出完整的设计思路,并对其具体技术实现进行描述。本课题也通过对样机的设计、试制、测试等过程,对关键技术进行完整验证,以确保满足水下机器人的功能需求。（4）本课题选用传感器为MEMS传感器,体积小、重量轻、成本低廉,满足多数低成本的水下机器人功能需求,经实际验证稳定可靠,可作为水下机器人的标准配置。（5）对于通信部分,本课题选用CAN总线和以太网总线,制定各自通讯协议并实现通信协议之间的互相转换。本课题中,CAN总线的功能和性能得到充分验证能,可作为水下机器人本体的标准总线。（6）对于水下机器人的性能,提出比较完整的测试方案,验证各个功能模块的性能,尤其是关键的通讯性能、推进器性能等。水下机器人的设计,其功能模块多、技术复杂度高。在本课题中,水下机器人设计尽可能使用稳定可靠的技术方案和功能模块,以提高整体设计的鲁棒性和稳定性。经过总体方案、硬件设计、软件设计、样机组装调试后,水下机器人的运动和姿态控制、宽带通信、视频编解码和显示、电源管理、远程遥控和监控等功能均验证通过。经过多方面测试,水下机器人的运动性能、姿态和航向控制能力、通讯数据带宽、视频分辨率、传感器数据精度等重要指标均符合设计要求。其测试结果,验证了观察级水下机器人的可行性和实用性,达到了研究目的。
毛杰[2]（2020）在《基于ZYNQ的FC交换机软件设计》文中进行了进一步梳理近年来,随着网络技术的不断发展,人们对网络数据存储的需求也越来越高。基于光纤通道协议（Fiber Channel,FC）的存储区域网络（Storage Area Network,SAN）借助FC低延时、高带宽、误码率低等特点很好满足了人们对大量数据高速传输和存储的需求。FC交换机负责实现FC存储设备和服务器之间数据的传递,是SAN的中央枢纽,对其研究和开发具有重大意义。FC交换机作为一种典型的嵌入式设备,其开发架构为嵌入式芯片（含CPU）+FPGA。ZYNQ-7000系列全可编程SoC（System on Chip,SoC）以FPGA为基础,将可编程逻辑（Programmable Logic,PL）和具有双核ARM Cortex-A9的处理系统（Processing System,PS）集成在单个芯片中,PS和PL之间采用AXI（Advanced Extensible Interface,AXI）协议进行通信,传输带宽可达吉比特。ZYNQ-7000的出现使得软硬件之间的协同设计更加方便,并使得嵌入式设备的尺寸大大减小。本文设计基于ZYNQ-7000系列芯片的FC交换机软件,主要工作如下:1.对PL端与PS端之间数据交互的几种方案进行分析,最终使用PL端的DMA方式完成FC数据的交互,使用TCP协议完成TCP/IP数据的交互,并在Vivado软件中完成ZYNQ硬件部分的设计。2.在PS端设计FC数据接收和发送的驱动程序。驱动程序基于Linux操作系统,向下完成与PL端的数据交互,向上完成与上层处理模块的数据交互。3.设计解析TCP/IP协议和FC协议的协议处理模块,使得交换机软件能够正确接收和解析TCP数据和FC数据,完成交换机登录等基本功能,并将解析后的数据传递给上层应用处理。4.设计基于串口、网口和FC口的管理模块,使上位机能够通过以上三种方式对交换机进行各种参数的查询和配置。5.使用上位机软件和FC分析仪等设备对交换机软件的各个功能进行测试,测试结果符合预期。将基于PowerPC+FPGA架构的FC交换机和基于ZYNQ的FC交换机在物理尺寸和功耗方面进行对比分析,证明基于ZYNQ的FC交换机的优势。
张金国[3]（2020）在《TTE交换机FPGA设计及实现》文中指出随着工业化4.0的持续发展,工业信息传输网络开始向着实时性、确定性、容错性方向发展,随着这些性能指标的要求越来越高,传统的工业通信协议越来越不满足要求,于是研究人员提出了时间触发以太网（TTE）的概念,将传统的以太网做出改进,加入了时间同步和时间触发的功能,使得整个系统网络可以实现时间基准的统一,在时间同步的基础上按照时间调度表来调度发送接收信息,普通的数据信息则仍由事件触发功能来传送。现有的三种主流的TTE网络有NTP、IEEE1588和AS6802,本论文对他们做了研究对比,分析了他们各自的优缺点和适用方向,认为AS6802协议具有相对较高的性能和较广的应用范围,在国内具有很大的发展空间,因此本论文决定将AS6802协议的实现和应用作为研究方向。本论文在研究AS6802协议的过程中,搭建了符合协议要求的交换机硬件逻辑,初步搭建了实现时间触发信息调度以及转发的设备系统。探讨了一种符合实际应用的控制帧预压缩方法,降低了后续逻辑处理的复杂度,增加了网络的灵活性。探讨了一种三平面交换的交换机架构,使得整个改进的逻辑在普通交换机上有更高的可移植性,降低了时间触发信息的时间抖动和不确定性。探讨了一种适用于TTE交换机端口的调度发送和接收方法,可以用硬件逻辑而不采用软件逻辑测量链路延时,降低软件的复杂度,提高了时间的精确度。本论文设计实现方面分为三部分:一是符合AS6802协议的时间同步功能的逻辑实现;二是高精度的时间触发功能的逻辑实现;三是多平面的交换功能的逻辑实现。本论文采用易于设计实现的FPGA进行逻辑实现,软件工具则采用Xilinx公司的Vivado工具。
王红春[4]（2019）在《面向DIMA应用的时间触发以太网性能优化与评估技术研究》文中认为航空电子系统是飞机的“大脑”和“神经中枢”,其发展经历了分立式、联合式、综合模块化（Integrated Modular Avionics,IMA）以及目前最新的分布式综合模块化（Distributed Integrated Modular Avionics,DIMA）的四代典型技术发展。DIMA的设计思想通过分布式综合技术,并结合时间触发（Time-Triggered）通信和分区隔离调度机制,极大地增强了综合电子系统在执行任务时的实时性、可靠性和安全性,代表了未来武器装备的发展趋势,未来航空电子系统架构逐步演变为基于网络的分布式、综合化、模块化的通用系统平台。时间触发以太网（Time-Triggered Ethernet,TTE）属于时间触发架构下的航空机载总线,相比于传统机载总线,TTE具备高可靠性和安全性、良好的兼容性以及消息传输确定性等优点。在新一代综合化航空电子系统中,采用时间触发以太网作为底层通信网络的DIMA系统,即基于时间触发的分布式综合模块化航空电子系统（Time-Triggered based Distributed Integrated Modular Avionics,TT-DIMA）可以满足未来混合安全关键等级功能综合化的发展趋势,代表着未来航电系统架构的发展方向。本文研究面向DIMA应用的时间触发以太网性能优化与评估技术,其研究成果已经在卫星姿态控制系统、运载火箭控制系统、船舶分布式控制系统等典型应用场景下得到验证,具有高时间确定性,强实时性和高可靠性等特点。本文的研究工作主要包括基于TT-DIMA业务约束的网络拓扑结构优化、TT-DIMA系统时钟同步控制、TT-DIMA混合安全关键业务调度、TT-DIMA流量模型优化及性能评估四个主要研究内容。论文的创新工作包括:（1）针对TT-DIMA网络资源分配优化问题,重点研究了TTE网络拓扑结构优化技术,目标是在满足网络应用的安全性和实时性要求的前提下,生成一个具有较低架构成本、负载均衡、相对路径短的网络拓扑结构。本文在深入分析了以太网系统模型之后,提出一种新的网络拓扑优化方法,该拓扑优化算法充分考虑了TTE网络通信本身具有的时间确定性和网络拓扑的任意性,可以使得整体网络拓扑架构成本更低,整个网络的节点以及链路上的负载分布更加均匀,使时间触发业务流编排更加合理,为DIMA系统提供全局性能最优化的网络拓扑结构。（2）针对DIMA系统应用业务不同步带来应用系统延迟大、不确定、应用组合性差等问题,提出了网络级和应用级两级同步策略,目标是降低系统应用业务端到端之间的延迟。首先,详细研究了TTE网络时钟高精度同步的方法,利用FPGA实现了TTE标准同步算法;然后,进一步研究分区操作系统VxWorks653与TTE通信网络间的时钟同步技术,提出了一种分区操作系统时钟和TTE网络时钟的高精度时隙对齐方法,使得系统的应用业务可以按照时间触发的模式进行编排调度,有效降低业务端到端的通信延迟。最后,利用自研的TTE交换机和TTE节点机搭建了一整套TT-DIMA演示验证系统,在真实的硬件环境下,TTE网络节点间的同步精度不超过48ns,应用分区间时钟同步精度不超过70ns,端到端的应用消息通信延迟在[7.18μs,7.22μs]范围之间,延迟抖动40ns,这些实验结果验证了同步算法的正确性和有效性,也为进一步开发TT-DIMA产品提供了数据支撑。（3）由于DIMA系统本身的业务特性,TTE网络需要同时支持时间触发和事件触发两种业务,以满足不同安全等级的应用场景。为了进一步提高系统资源的利用率,提出了一种时间触发业务静态调度表生成算法,将调度表编排问题抽象成二维装箱及带约束的优化问题,优化目标是使得时间触发业务尽可能的分散排布,从而得到数目最大的空闲时隙数,为后续事件触发业务提供均匀的时间资源以提升系统的稳定性。仿真实验结果表明,提出的优化算法要优于传统装箱算法对调度表的编排,在平均时延和时延抖动两个指标上都有明显的降低,保证了DIMA系统对关键业务的确定性通信延迟,同时最大限度地满足非安全关键业务。（4）传统的网络演算模型对系统时延分析存在较大的悲观性,结合DIMA系统中业务特点提出了一种新的通信流量优化模型和性能评估方法,通过引入时间触发（TT）流量的缺包周期以及速率约束（RC）流量的调节因子,分别对RC流量的服务曲线及到达曲线进行了优化并基于该模型进行了时延分析,时延分析结果更接近真实网络运行情况,使系统调度表编排更加合理,提高了系统资源的利用率。
栾不群[5]（2019）在《时间触发以太网中时间触发业务调度算法的研究》文中研究说明随着信息技术的不断发展,车联网、物联网和航空电子网络等新型网络系统应运而生,他们都对网络的时效性、准确性和安全性提出了更高的要求。为了更好的满足上述新型网络系统的要求,带有时间触发机制的时间触发以太网可以很好的满足上述网络的发展要求,是其理想的网络技术之一。对于时间触发以太网,其业务如何进行调度安排直接影响了系统的稳定性和通信性能。本文主要研究时间触发以太网时间触发业务的调度策略,以及对不同类型的业务时延性能进行对比分析。为了减少事件触发业务的排队时延,本文提出了一种基于二维装箱算法的调度表生成方法,通过将业务消息抽象成二维物体的方式进行问题转换,将调度问题进行了优化求解,然后通过模拟仿真最终验证了所提出的性能分析的正确性及调度表生成方法的可行性。与传统SMT调度表生成方法相对比,本文提出的方法不仅大幅度降低了算法的复杂度,从而使得这一方法可以应用于静态和动态调度的混合调度场景中;还提升了调度表的性能,降低了后续事件触发业务的排队时延,提升了网络整体的时延性能,并减少了延迟抖动,保证了系统的稳定性。为了解决现有调度方法中,时间触发消息过度堆积而造成的抖动问题,通过对装箱问题的进一步研究,本文提出一种改进版装箱调度方法,通过改变装箱过程中的摆放原则从而达到为调度表中增加孔隙的目的,并通过仿真验证了该改进方法的可行性。为了进一步对比改进方法和现有方法的性能差别,通过在同样的时间触发以太网仿真环境中进行模拟实验,在保证时间触发消息的无延迟和准确传输的前提下,对比两种方法的计算耗时和业务延迟。仿真结果表明,经过改进后的方法可以提升时间触发以太网系统的稳定性和时延性能。
郑凌[6]（2019）在《高性能SDN数据面若干关键技术研究》文中认为随着通信技术与互联网的飞速发展,网络规模和应用需求的大幅增长与现有网络的服务能力及环境的矛盾变得日益显着。网络带宽的持续攀升、网络业务的丰富化、个性化等都向构建互联网基础架构的交换机和路由器提出了更高要求。然而,现有网络设备的功能依赖于封闭硬件的特性,导致其难以适应新功能新业务的多样化需求。针对上述情况,软件定义网络（Software-Defined Networking,SDN）提出了全新的探索思路:将网络设备的控制平面与数据平面解耦合,网络的控制功能由统一的控制器完成,实现网络的集中化控制。网络交换设备实仅现数据转发的功能,构成SDN的数据面。控制器与交换机之间采用开放的可编程接口,构建动态、开放、可控的网络环境。因此,SDN作为一项新兴的网络技术,正受到学术界和工业界的持续关注。作为构建SDN网络的基础设施,SDN数据面根据上层的数据转发规则,完成高速的业务处理与数据转发,是影响整个网络的性能的关键所在。随着网络带宽的高速发展以及不同新型业务的出现,需要SDN数据面满足高带宽、大容量、更精细的流识别与服务质量保障等需求。本文重点研究SDN的数据面,从数据面的功能结构出发,结合实际工程应用的需要,对高带宽环境下SDN数据面对输入业务进行线速处理的若干关键技术和相关问题进行研究。论文的主要工作和取得的研究成果如下:1.研究了SDN多级流表的构建问题。针对SDN中流表规模的扩张以及流表存储资源利用率低效的问题,提出一种两步式多级流表构建算法。第一步基于流表中不同的流类别对匹配域进行拆分,简化不同流类别之间的通配表项;第二步根据匹配域的重复率对流表进行正交分解,进一步压缩了流表中的冗余表项。仿真表明,该算法能够压缩60%以上的流表存储空间,并且能够达到100Gbps的线速处理能力。2.研究了SDN数据面中的高速分组分类问题。针对现有方法无法对范围匹配提供较好支持的问题,提出一种支持范围匹配的分组分类算法（RSBV）以及一种支持任意字段匹配的高速分组分类算法（AFBV）。RSBV算法首先分析了范围匹配的特点,将范围匹配规则集进行分级预编码并存储在存储器中。在查找时,根据各个子字段的查找结果进行布尔运算得出最终的匹配结果。在此基础上,AFBV算法结合了RSBV算法和二维流水结构的Stride BV算法,将规则的匹配域分为不同的类型并进行并行处理,从而能够支持精确匹配,前缀匹配,范围匹配以及任意位置掩码匹配等多种字段类型。两种算法都能够通过二维流水的硬件架构,提高数据处理速度。仿真结果表明,对于位宽为512 bit,共1K条规则的规则集,AFBV算法的数据吞吐率能够达到520MPPS。相对于对比方法,本文算法在有效支持范围匹配的基础上,数据吞吐率提高了37%44%,相对于TCAM功耗降低了43%。3.研究了SDN数据面中,共享缓存虚拟输出排队的场景下的高性能队列管理问题。这部分研究主要包括以下两方面内容。第一,针对共享缓存交换结构中,在突发流量下多队列的公平性问题,采用了一种共享-保障队列管理机制（SPQM）。其核心思想是将存储空间分为共享区和保障区。每个端口具有自己的保障缓存区,不能被其他端口使用。共享区的存储空间被所有端口所共享。为分析SPQM机制的性能,使用排队理论对缓存分区问题进行形式化描述,并推导得出闭合形式的公式。通过数值分析,可求解出近似最优化的缓存分区方案。仿真结果表明SPQM机制相对于对比方法,能够在非均匀业务流量场景下降低系统的总体阻塞概率。此外,我们在基于FPGA的以太网交换平台上验证了该方法的性能,表明该方法具有时间复杂度低,易于硬件实现的优点。第二,在多优先级队列的场景下,研究了面向多优先级队列的服务质量保障（QoS）优化问题。为了实现共享缓存的高效利用,同时为不同优先级队列提供区分服务,提出一种基于优先级门限反压的QoS优化方法（BQOM）。其主要思想是在入队端增加基于反压机制的优先级门限。当较高优先级流量较大时,主动抑制较低优先级的入队流量,保证高优先级流量得到更好服务从而降低系统总体的阻塞概率。利用排队理论对系统进行建模与分析,并得出最优化的优先级门限划分方法。仿真结果表明,该方法能够在降低系统的总体阻塞概率的同时,增加缓存利用率。此外,我们在FPGA上实现了该方法,并通过一个具体的接入网络案例进一步验证了其性能。测试结果表明该方法在实际网络中运行效果良好。4.研究了SDN数据面中高速大容量分组缓存的问题。首先,针对高性能SDN交换机对于高速大容量数据包缓存的需求,设计了一种并行混合的SRAM/DRAM分组缓存架构。此外,为实现高速缓存空间的有效利用并优化片外DRAM的带宽利用率,提出一种超时触发的动态缓存管理算法（DMA-HT）。该算法为每个队列动态分配缓存,并增加一个超时字段,用于控制每个队列在缓存中的停滞时间。为分析算法性能,使用排队理论对所提算法进行建模,并对多项性能指标进行了定量分析。通过理论分析,可以在多种流量场景下,得出停滞超时时间的最优解。软件仿真与FPGA验证结果表明,该算法能够有效降低系统的丢包率与时延,并能够在最坏情况下,将DRAM的带宽利用率提高2.1倍。
刘旭[7]（2018）在《基于车载以太网与CAN总线互联技术研究》文中认为现阶段车载网段上的电子元器件都是连接在CAN总线骨干网上,这样就增加了CAN总线的网络负载,从而使网络复杂化,让本就负载率高的CAN总线雪上加霜,为了实现CAN总线技术与更先进的车载以太网技术互联,通过车载以太网交换机实现不同类型的总线网络之间的通信,是一个可行办法。本文在深入研究CAN总线技术和车载以太网技术的基础上,以当今汽车发展趋势为需求背景,对比当前车载网络技术的优势和不足,设计了一个基于SJA1105的车载以太网交换机,并通过音视频技术来验证该车载以太网交换机的性能。其主要工作内容如下:首先,详细分析并总结CAN总线技术和车载以太网技术的协议特性、协议分层和数据传输特点。从交换机模型、分析交换机特点和交换机工作原理三个方面入手,提出车载以太网交换机的设计思路。其次,通过对车载交换机的硬件平台进行分析,最终确定SJA1105为车载以太网控制器,TJA1041为CAN控制器。围绕SJA1105芯片的特性进行硬件电路和硬件时钟设计。同时,设计出PCB转换板。最后,对以太网控制器驱动进行改装,使其符合AVB协议栈。通过Gstreamer移植,实现了AVB协议和CAN协议在该车载以太网交换机中的转换。针对该车载以太网交换机进行网络连通性、通信用时、协议转换性能和总线负载增加进行测试。本文作为前沿性技术研究,为后续的汽车生产商车载以太网交换机的开发提供了参考依据。
范蕊[8]（2018）在《基于ARM的工业以太网环网自愈的研究与设计》文中提出工业以太网技术因其通信速率高、兼容性好、可扩展性好等特点在工业自动化控制领域、交通运输行业得到广泛的应用。但是在工业现场中,恶劣的环境会造成数据传输的失真,为了确保工业应用的可靠性和实时性,近年来网络自愈技术得到了广泛的研究与应用。本文首先介绍了两种主流的以太网自愈技术,一类是以太网的环路保护技术,其采用传统的生成树协议STP/RSTP/MSTP;另一类是对网络故障进行快速检测/恢复的MRP媒体冗余技术。本文通过比较,分析了这两种自愈技术的优缺点。针对MRP协议具有风险过度集中和传输介质局限性的不足,本文提出了一种多主站策略的工业以太网快速自愈机制。它支持多主站的媒体冗余自动管理者MRA进行优先级竞选机制。本文重点研究了这种自愈机制的实现原理和模块化设计,然后,基于ARM 32位STM32F107芯片、专业交换机芯片Marvell 88E6065F以及物理层芯片DM9161所组成的硬件平台,进行了网络自愈协议的初步功能性测试,并取得了良好的结果。
宋利帅[9]（2017）在《物理网络芯片与FPGA结合的向量网交换机的实现》文中指出为汲取现有网络中的优秀技术,改进当前网络的性能,构建出一种可无限扩展且高可靠性的网络架构,本课题组提出了一种新型的网络体系架构一向量网。向量网（VectorNetwork）实现了数据面与控制面的分离,在数据面中,转发设备只需转发接收的数据包,在控制面中,转发设备则需要负责路由信息的收集与数据链路维护等工作,与传统以太网交换机相比其大大降低了向量交换转发设备的成本与复杂性。向量网交换机便是工作在向量网数据面上的转发设备,它的主要功能就是解析数据包,再将数据包转发。而向量网控制面的工作则由其他设备来承担,通常为计算机,这样就将数据面与控制面分离,在向量网交换机中控制面的功能越少越好,从而简化 VS（Vector Switch）。向量网交换机的设计工作包括两部分内容,一是硬件电路设计;二是FPGA硬件编程设计。本论文的研究目标是完成第一项工作,即向量网交换机的硬件设计与制作。其中包括以下具体工作:（1）设计一套物理网络芯片与FPGA相结合的向量网交换机的实现方案。根据向量网交换机的设计目标,结合以往向量网交换机的硬件系统方案,完成方案的设计。该方案中主要设计包括:MAC模块与PHY模块主要芯片选型与周边电路的设计、电源模块与RJ45模块的选择与电路设计以及向量网交换机中各个模块间接口类型的选择与设计等。完成了向量网交换机的电路原理图的设计;（2）完成向量网硬件交换机的制作。根据实现链路层功能的FPGA芯片XC3S1400A与PHY模块中BCM5464SR芯片以及其他芯片的电气要求,通过具体的分层、布局、布线工作,完成PCB的绘制与电路板的制作;（3）完成向量网交换机硬件系统的调试与测试。通过边焊边调的方法,逐步测试硬件系统各模块功能,保证电路板上的各模块可以正常地实现其电气功能。设计向量网交换机硬件系统测试方案,通过三种回环测试的方法验证硬件系统的工作状态与功能,验证了向量网交换机设计方案的有效性,完成了向量网交换机的实现工作。
张巍[10]（2017）在《基于时间触发以太网的分布式综合模块化航电架构硬件平台设计》文中研究指明随着技术的发展,航空电子系统开始由联合式架构转向了综合模块化架构,这些架构各有利弊。联合式架构中各个功能相对独立,使用各自专用的硬件资源和接口,功能之间不能共享数据,具有天然的故障隔离能力,这种架构的缺点是需要多种不同的计算系统,造成了成本、重量和功耗方面的浪费。综合模块化架构中多个功能共享资源,以综合的方式运行,硬件和接口数量大大减少,但面临的挑战是使用同一计算资源的功能之间的故障隔离的问题。分布式综合模块化航电（DIMA）架构结合了联合式和综合模块化航电（IMA）两种架构的设计,采用物理上分布和功能上综合的方式,共享两种架构的优势。DIMA的系统中每个处理单元可用于驻留功能,系统中的所有功能可共享数据,从整体上减少了所需的处理能力,减少了所需的硬件单元数量。在本项目中,DIMA采用基于区域分布的分布式模块电子（DME）实现相对独立的航电功能,每个模块之前间采用基于时间触发的高可靠性的容错通信网络进行通信,有效隔离了DIMA的各个设备故障的传递。采用基于时间触发机制,为DIMA系统提供了基于时间域的管理,有效地提升了总线效率。基于时间触发以太网（TTE）网络的DIMA硬件平台综合化程度高,维护性好,扩展性强,系统规模灵活可变。采用开放式架构技术,分布式和综合相结合,解决了单机体积和重量大、功耗高的问题,达到了物理分布和功能综合的效果。使用基于时间触发以太网和DIMA技术进行结合的方法,体现了TTE在传输延时和抖动以及时间确定性方面的优势,实时性和可靠性高,兼容性好。本项目的实现为新一代航空电子系统的研制奠定技术基础。
二、高性能以太网交换机硬件及IMA关键技术研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高性能以太网交换机硬件及IMA关键技术研究（论文提纲范文）
（1）基于分布式控制的水下机器人设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外现状和发展趋势 |
| 1.3 课题研究目标与意义 |
| 1.4 研究内容及章节安排 |
| 第二章 总体设计和关键技术 |
| 2.1 设计目标 |
| 2.2 系统架构和功能说明 |
| 2.3 能源系统设计 |
| 2.3.1 高压直流输电技术 |
| 2.3.2 电池管理系统(BMS) |
| 2.4 通信系统设计 |
| 2.4.1 宽带电力线载波技术 |
| 2.4.2 CAN总线技术 |
| 2.5 分布式控制系统 |
| 2.5.1 水下机器人分布式控制系统架构 |
| 2.5.2 水下机器人CAN通信协议 |
| 2.5.3 水下机器人以太网通信协议 |
| 2.6 动力系统 |
| 2.6.1 动力系统布局 |
| 2.6.2 推进器技术 |
| 2.7 视频系统 |
| 2.8 传感器系统 |
| 第三章 系统硬件设计 |
| 3.1 ROV硬件设计概述 |
| 3.2 甲板单元硬件设计 |
| 3.2.1 高压直流开关电源设计 |
| 3.2.2 电力线载波模块设计 |
| 3.2.3 以太网路由器模块设计 |
| 3.2.4 直流供电模块设计 |
| 3.2.5 视频解码模块设计 |
| 3.3 脐带缆硬件设计 |
| 3.4 控制单元硬件设计 |
| 3.4.1 锂电池充电电路设计 |
| 3.4.2 开关机电路设计 |
| 3.4.3 供电电路设计 |
| 3.4.4 显示屏供电电路设计 |
| 3.4.5 摇杆和按键电路设计 |
| 3.4.6 主控制电路设计 |
| 3.5 水下机器人硬件设计 |
| 3.5.1 降压直流电源设计 |
| 3.5.2 电源监控和控制设计 |
| 3.5.3 芯片级供电电源设计 |
| 3.5.4 交换机硬件设计 |
| 3.5.5 CAN通信模块设计 |
| 3.5.6 通信转换模块设计 |
| 3.5.7 姿态和运动控制模块设计 |
| 3.5.8 云台和摄像头控制模块设计 |
| 3.5.9 推进器模块设计 |
| 3.5.10 电池管理系统硬件设计 |
| 第四章 系统软件设计 |
| 4.1 软件设计概述 |
| 4.2 嵌入式软件开发平台 |
| 4.3 控制单元软件设计 |
| 4.3.1 WIFI通讯功能软件设计 |
| 4.3.2 OLED屏显示软件设计 |
| 4.3.3 摇杆输入和按键检测软件设计 |
| 4.4 甲板单元软件设计 |
| 4.4.1 视频管理软件设计 |
| 4.4.2 外设输入模块软件设计 |
| 4.5 水下机器人本体软件设计 |
| 4.5.1 通信转换软件设计 |
| 4.5.2 姿态解析软件设计 |
| 4.5.3 推进器控制软件设计 |
| 4.5.4 姿态和运动控制软件设计 |
| 4.5.5 电池管理软件设计 |
| 4.5.6 传感器软件设计 |
| 4.5.7 摄像头和云台控制软件设计 |
| 4.5.8 在线升级模块软件设计 |
| 第五章 实验及结果分析 |
| 5.1 通信链路调试 |
| 5.2 推进器转速和推力测试 |
| 5.3 地磁导航航向测试 |
| 5.4 其他测试 |
| 结论及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）基于ZYNQ的FC交换机软件设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光纤通道研究现状 |
| 1.2.2 ZYNQ研究现状 |
| 1.3 研究内容与目标 |
| 1.4 结构和章节安排 |
| 第二章 背景技术介绍 |
| 2.1 FC协议介绍 |
| 2.1.1 FC协议的分层结构 |
| 2.1.2 FC帧格式 |
| 2.1.3 FC网络的端口类型 |
| 2.2 AXI总线介绍 |
| 2.2.1 AXI特性 |
| 2.2.2 AXI架构 |
| 2.3 ZYNQ平台介绍 |
| 2.3.1 ZYNQ总体结构 |
| 2.3.2 ZYNQ内部互联结构 |
| 2.3.3 ZYNQ开发流程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于ZYNQ的 FC交换机软件整体架构设计 |
| 3.1 整体架构描述 |
| 3.1.1 系统功能描述 |
| 3.1.2 系统任务划分 |
| 3.2 交换机软件任务分析 |
| 3.2.1 数据传输模块方案的选取 |
| 3.2.2 协议处理模块任务分析 |
| 3.2.3 管理模块任务分析 |
| 3.3 ZYNQ启动系统制作 |
| 3.3.1 搭建交叉编译环境 |
| 3.3.2 U-BOOT编译 |
| 3.3.3 Linux内核编译 |
| 3.3.4 根文件系统制作 |
| 3.3.5 设备树文件编译 |
| 3.3.6 SD卡制作 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 交换机软件各个模块详细设计与实现 |
| 4.1 数据传输通道硬件模块实现 |
| 4.1.1 ZYNQ IP核配置 |
| 4.1.2 AXI DMA IP核配置 |
| 4.1.3 BRAM IP核配置 |
| 4.2 数据传输通道驱动模块实现 |
| 4.2.1 初始化部分 |
| 4.2.2 帧收发结构体定义 |
| 4.2.3 帧收发流程 |
| 4.3 协议处理模块详细设计与实现 |
| 4.3.1 初始化部分 |
| 4.3.2 FC协议处理部分 |
| 4.3.3 TCP/IP协议处理部分 |
| 4.4 管理模块详细设计与实现 |
| 4.4.1 串口方式管理 |
| 4.4.2 TCP/IP和 ELS方式管理 |
| 4.4.3 上位机管理软件设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 测试与分析 |
| 5.1 测试环境硬件设备 |
| 5.2 PL与 PS DMA通信速率测试 |
| 5.3 交换机登录功能测试 |
| 5.4 串口管理功能测试 |
| 5.5 图形界面管理功能测试 |
| 5.5.1 交换机登录界面功能测试 |
| 5.5.2 组播路由配置功能测试 |
| 5.5.3 端口参数配置功能测试 |
| 5.6 基于ZYNQ的 FC交换机优势分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的科研项目和成果 |
（3）TTE交换机FPGA设计及实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 TTE网络的研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容与结构 |
| 第二章 AS6802协议简介与设计原理 |
| 2.1 AS6802协议同步机制 |
| 2.1.1 AS6802协议网络设备和帧结构 |
| 2.1.2 AS6802协议同步原理 |
| 2.1.2.1 透明时钟 |
| 2.1.2.2 固化函数 |
| 2.1.2.3 压缩函数 |
| 2.1.2.4 时间同步过程 |
| 2.1.2.5 集团检测函数 |
| 2.2 AS6802协议容错机制 |
| 2.3 时间触发帧的传输原理 |
| 2.4 时间同步过程方法改进 |
| 2.5 时间触发帧调度过程方法改进 |
| 2.6 时间触发以太网网络交换方法改进 |
| 第三章 TTE交换机关键模块设计 |
| 3.1 TTE交换机硬件架构 |
| 3.2 CM模块 |
| 3.2.1 pcf_receiver模块 |
| 3.2.2 pcf_permanence模块 |
| 3.2.3 pre_compress模块 |
| 3.2.4 cm_compress_mapping模块 |
| 3.2.5 cm_best_pcf_usync模块 |
| 3.2.6 cm_best_pcf模块 |
| 3.2.7 Cm Protocol Machine模块 |
| 3.2.8 pcf_dispatcher模块 |
| 3.3 SM模块 |
| 3.3.1 Sm Protocol Machine模块 |
| 3.4 SC模块 |
| 3.4.1 Sc Protocol Machine模块 |
| 3.5 input_output_port模块 |
| 3.5.1 frame_bypass模块 |
| 3.5.2 frame_dispatch模块 |
| 3.5.3 link_delay_measure模块 |
| 3.6 PCF_switch模块 |
| 3.7 TT_switch模块 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 TTE交换机关键模块功能仿真验证 |
| 4.1 模块功能仿真验证 |
| 4.1.1 pcf_receiver模块仿真 |
| 4.1.2 pcf_permanence模块仿真 |
| 4.1.3 pre_compress模块仿真 |
| 4.1.4 cm_compress_mapping模块仿真 |
| 4.1.5 cm_best_pcf模块仿真 |
| 4.1.6 pcf_dispatcher模块仿真 |
| 4.1.7 frame_bypass模块仿真 |
| 4.1.8 frame_dispatch模块仿真 |
| 4.1.9 PCF_switch模块仿真 |
| 4.1.10 TT_switch模块仿真 |
| 4.2 系统功能仿真验证 |
| 4.2.1 系统同步功能仿真 |
| 4.2.2 系统容错功能仿真 |
| 4.2.3 系统TT帧调度功能仿真 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 系统功能板级验证 |
| 5.1 硬件环境介绍 |
| 5.2 系统时间同步功能板级验证 |
| 5.3 系统时间触发功能板级验证 |
| 5.4 功率消耗和资源消耗 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（4）面向DIMA应用的时间触发以太网性能优化与评估技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 时间触发以太网 |
| 1.2.2 基于DIMA应用业务约束的网络拓扑优化 |
| 1.2.3 高安全、高精度实时应用间同步方法 |
| 1.2.4 混合关键性任务调度 |
| 1.2.5 时间触发以太网时延分析 |
| 1.3 本文的研究工作 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 基于TT-DIMA业务约束的网络拓扑结构优化 |
| 2.1 DIMA系统建模的层次 |
| 2.2 TTE网络拓扑结构 |
| 2.2.1 基于TTE的DIMA系统模型 |
| 2.2.2 拓扑结构设计问题描述 |
| 2.3 拓扑优化算法 |
| 2.3.1 算法设计思想 |
| 2.3.2 设计转换操作 |
| 2.3.3 基于Floyd算法的最短路径路由 |
| 2.3.4 基于模拟退火的拓扑优化 |
| 2.4 优化实现及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 TT-DIMA系统时钟同步控制 |
| 3.1 基于TTE网络的时钟同步策略 |
| 3.1.1 SM同步发起 |
| 3.1.2 CM同步处理 |
| 3.1.3 SM/SC时间修正 |
| 3.2 系统分区同步方法 |
| 3.2.1 分区同步对端到端延迟的影响 |
| 3.2.2 分布式系统分区同步实现 |
| 3.3 基于FPGA的时间触发以太网设计 |
| 3.3.1 影响同步精度的因素 |
| 3.3.2 SM的设计与实现 |
| 3.3.3 CM的设计与实现 |
| 3.4 时间触发以太网同步算法演示验证 |
| 3.4.1 验证平台搭建 |
| 3.4.2 实验结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 TT-DIMA混合安全关键业务调度 |
| 4.1 TTE中的调度策略 |
| 4.2 TTE业务静态调度表生成 |
| 4.3 装箱算法 |
| 4.3.1 按层装箱算法 |
| 4.3.2 自由装箱算法 |
| 4.3.3 一段装箱算法 |
| 4.3.4 二段装箱算法 |
| 4.3.5 装箱算法对比总结 |
| 4.4 基于装箱算法的业务调度问题描述和转化 |
| 4.5 装箱算法优化 |
| 4.5.1 遗传算法设计 |
| 4.5.2 遗传算法种群设计 |
| 4.5.3 遗传迭代 |
| 4.5.4 仿真结果和性能分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 TT-DIMA流量模型优化及性能评估 |
| 5.1 网络演算基本原理 |
| 5.2 流量模型优化及性能分析 |
| 5.2.1 流量模型优化 |
| 5.2.2 优化模型下的RC流量时延分析 |
| 5.3 系统性能分析及评价 |
| 5.3.1 仿真模型及参数设置 |
| 5.3.2 性能仿真及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 研究成果应用情况 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）时间触发以太网中时间触发业务调度算法的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景和研究意义 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 实时以太网研究现状 |
| 1.3.2 时间触发以太网研究现状 |
| 1.3.3 时间触发业务调度算法研究现状 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 1.5 本文章节安排 |
| 第二章 时间触发以太网概述 |
| 2.1 时间触发以太网基本概念 |
| 2.2 时间触发以太网体系架构 |
| 2.2.1 时间触发以太网数据类型 |
| 2.2.2 时间触发以太网协议 |
| 2.2.3 时间触发以太网拓扑结构 |
| 2.3 时间触发以太网控制技术 |
| 2.3.1 时钟同步 |
| 2.3.2 容错机制 |
| 第三章 装箱算法概述 |
| 3.1 装箱算法基本概念 |
| 3.2 装箱问题的分类 |
| 3.3 装箱算法的研究 |
| 3.3.1 一维离线装箱算法 |
| 3.3.2 一维在线装箱算法 |
| 3.3.3 二维装箱算法 |
| 第四章 时间触发业务离线调度算法 |
| 4.1 业务调度策略 |
| 4.1.1 TT消息调度策略概述 |
| 4.1.2 网络概况 |
| 4.1.3 约束条件 |
| 4.1.4 输出结果 |
| 4.1.5 小结 |
| 4.2 问题转换 |
| 4.2.1 问题转换可行性 |
| 4.2.2 TT消息和时域资源转换 |
| 4.2.3 示例展示 |
| 4.2.4 小结 |
| 4.3 调度算法设计 |
| 4.3.1 算法优化 |
| 4.3.2 装箱算法应用 |
| 4.4 算法仿真测试 |
| 4.4.1 仿真模型设计 |
| 4.4.2 装箱算法分析 |
| 4.4.3 业务调度算法性能分析 |
| 4.4.4 小结 |
| 第五章 应用于航电系统的动态调度算法 |
| 5.1 航电系统简介 |
| 5.1.1 航电系统结构 |
| 5.1.2 航电通信技术 |
| 5.2 时间触发业务动态调度策略 |
| 5.3 动态调度算法设计 |
| 5.3.1 问题转换 |
| 5.3.2 在线调度算法优化 |
| 5.3.3 DIFH装箱算法 |
| 5.4 算法仿真测试 |
| 5.4.1 装箱算法分析 |
| 5.4.2 调度表分析 |
| 5.4.3 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录A |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）高性能SDN数据面若干关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 软件定义网络的起源与发展 |
| 1.2.1 软件定义网络的起源 |
| 1.2.2 软件定义网络的发展 |
| 1.3 论文的研究意义与研究内容 |
| 1.3.1 高性能SDN数据面研究的必要性 |
| 1.3.2 论文的研究内容与贡献 |
| 1.4 章节安排 |
| 第二章 软件定义网络研究进展 |
| 2.1 SDN数据平面关键技术 |
| 2.1.1 Open Flow流表与协议标准的演进 |
| 2.1.2 数据面可编程技术 |
| 2.1.3 高性能SDN交换机的设计与实现 |
| 2.2 SDN控制平面关键技术 |
| 2.2.1 SDN控制器设计 |
| 2.2.2 SDN编程语言与接口 |
| 2.3 SDN应用研究 |
| 2.3.1 流量工程 |
| 2.3.2 网络管理与测量 |
| 2.3.3 虚拟化 |
| 2.3.4 网络安全 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 SDN高效转发流表相关技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 SDN多级流表构建算法 |
| 3.2.1 相关工作 |
| 3.2.2 Open Flow流表的符号描述 |
| 3.2.3 两步式多级流表构建算法 |
| 3.2.4 性能仿真 |
| 3.3 支持任意字段匹配的高速分组分类算法 |
| 3.3.1 相关工作 |
| 3.3.2 支持范围匹配的高速分组分类算法:RSBV |
| 3.3.3 RSBV算法的FPGA实现 |
| 3.3.4 支持任意字段的高速分组分类算法:AFBV |
| 3.3.5 性能仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 SDN数据面高性能队列管理机制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于共享缓存交换的共享-保障分区策略 |
| 4.2.1 问题描述与相关工作 |
| 4.2.2 系统模型 |
| 4.2.3 理论分析 |
| 4.2.4 数值分析 |
| 4.2.5 仿真结果 |
| 4.2.6 FPGA实现与实验验证 |
| 4.3 面向多优先级队列的Qo S优化方法 |
| 4.3.1 问题描述 |
| 4.3.2 系统模型与分析 |
| 4.3.3 基于优先级门限反压的Qo S优化方法 |
| 4.3.4 仿真结果 |
| 4.3.5 案例研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 高速大容量分组缓存机制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相关工作 |
| 5.3 系统设计 |
| 5.3.1 基于并行HSD的分组缓存架构 |
| 5.3.2 DMA-HT缓存管理算法 |
| 5.4 性能分析 |
| 5.4.1 系统模型 |
| 5.4.2 丢包率 |
| 5.4.3 平均时延 |
| 5.4.4 DRAM带宽利用率 |
| 5.5 数值分析 |
| 5.5.1 数值结果 |
| 5.5.2 性能对比 |
| 5.6 仿真与验证 |
| 5.6.1 软件仿真 |
| 5.6.2 FPGA验证 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文内容总结 |
| 6.2 后续研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）基于车载以太网与CAN总线互联技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 车载以太网 |
| 1.3 CAN总线 |
| 1.4 CAN总线与车载以太网对比 |
| 1.5 车载网关研究现状 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第二章 CAN总线与车载以太网 |
| 2.1 开放式互联(OSI)参考模型 |
| 2.2 CAN-BUS技术(控制器局域网) |
| 2.2.1 CAN协议分层 |
| 2.2.2 CAN协议特性 |
| 2.2.3 报文传输 |
| 2.3 车载以太网技术 |
| 2.3.1 车载以太网协议分层 |
| 2.3.2 车载以太网协议特性 |
| 2.3.3 帧传输 |
| 2.4 交换机转换思路 |
| 2.4.1 交换机模型 |
| 2.4.2 交换机特点 |
| 2.4.3 交换机工作原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 车载以太网交换机硬件平台设计 |
| 3.1 硬件平台的选择 |
| 3.1.1 以太网控制器 |
| 3.1.2 交换机芯片功能 |
| 3.1.3 CAN控制器 |
| 3.2 硬件电路设计 |
| 3.2.1 以太网电路设计 |
| 3.2.2 供电滤波器设计 |
| 3.2.3 Mllx供电设计 |
| 3.2.4 主机电源和时钟电源输出设计 |
| 3.2.5 电力解耦电容布局和铁磁钢珠参数 |
| 3.2.6 电力滤波器设计 |
| 3.3 硬件时钟设计 |
| 3.3.1 晶体输入(振荡器主动模式) |
| 3.3.2 晶体布局 |
| 3.3.3 外部振荡器输入(从属模式) |
| 3.3.4 SPI接口 |
| 3.3.5 MII模式信号和编码 |
| 3.4 以太网交换机PCB的设计 |
| 3.4.1 PCB板设计原则 |
| 3.4.2 PCB板设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 交换机系统设计 |
| 4.1 AVB协议栈研究 |
| 4.1.1 IEEE802.1 Qat流预留协议 |
| 4.1.2 IEEE802.1 Qav队列及转发协议 |
| 4.1.3 IEEE802.1 AS精准时间同步协议 |
| 4.1.4 IEEE802.1 BA AVB系统标定 |
| 4.2 软件环境搭建 |
| 4.2.1 基础软件环境搭建 |
| 4.2.2 针对AVB协议的以太网控制器驱动改装 |
| 4.3 Gstreamer移植 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 系统性能测试与分析 |
| 5.1 网络连通性测试 |
| 5.2 OABR交换机性能测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间科研工作及研究成果 |
| 致谢 |
（8）基于ARM的工业以太网环网自愈的研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景 |
| 1.1.1 现场总线控制系统 |
| 1.1.2 以太网技术优势 |
| 1.1.3 工业以太网在工业领域的若干问题 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第二章 工业以太网环网自愈技术 |
| 2.1 网络拓扑结构 |
| 2.2 环网自愈原理 |
| 2.3 生成树协议 |
| 2.3.1 STP生成树协议 |
| 2.3.2 RSTP快速生成树协议 |
| 2.3.3 MSTP多实例生成树协议 |
| 2.4 MRP环网冗余协议 |
| 2.4.1 MRP协议体系结构 |
| 2.4.2 MRP协议基本原理 |
| 2.4.3 MRP状态机 |
| 2.4.4 MRP性能分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于MRP协议的优化策略 |
| 3.1 可改进点的分析 |
| 3.1.1 集中控制的风险 |
| 3.1.2 传输介质的局限性 |
| 3.2 MRP协议的优化 |
| 3.2.1 多主站机制 |
| 3.2.2 多模光纤传输通信 |
| 3.3 环网自愈系统平台的搭建 |
| 3.3.1 整体构架 |
| 3.3.2 系统要求 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 工业以太网环网自愈系统的设计与实现 |
| 4.1 工业自愈型交换机硬件系统设计 |
| 4.1.1 CPU模块 |
| 4.1.2 交换机模块 |
| 4.1.3 CPU与交换芯片互联 |
| 4.1.4 以太网模块 |
| 4.1.5 电源模块 |
| 4.1.6 其他外围模块 |
| 4.2 软件总体系统设计 |
| 4.2.1 开发环境介绍 |
| 4.2.2 ARM处理事件 |
| 4.2.3 网络驱动程序设计 |
| 4.2.4 优化MRP协议的设计 |
| 4.2.5 SMI接口软件配置交换机 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 测试与分析 |
| 5.1 硬件平台搭建 |
| 5.1.1 各个模块的原理图 |
| 5.1.2 PCB板制作 |
| 5.2 测试项目 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（9）物理网络芯片与FPGA结合的向量网交换机的实现（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 序言 |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 向量网及硬件设计流程相关介绍 |
| 2.1 向量网相关技术 |
| 2.1.1 向量网层次架构 |
| 2.1.2 向量网编码方法与交换过程 |
| 2.1.3 向量网的技术优势 |
| 2.2 硬件开发设计的一般流程 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 向量网交换机硬件系统设计方案 |
| 3.1 向量网交换机硬件设计目标 |
| 3.2 以往向量网交换机的设计方案 |
| 3.2.1 基于51单片机的向量网交换机方案 |
| 3.2.2 基于NetFPGA的向量网交换机方案 |
| 3.3 基于FPGA的向量网交换机硬件系统架构 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 向量网交换机硬件系统电路设计 |
| 4.1 MAC模块 |
| 4.1.1 芯片选择 |
| 4.1.2 芯片介绍 |
| 4.1.3 电路设计 |
| 4.2 PHY模块 |
| 4.2.1 芯片选择 |
| 4.2.2 芯片介绍 |
| 4.2.3 电路设计 |
| 4.3 RJ45模块 |
| 4.3.1 模块选择 |
| 4.3.2 模块介绍 |
| 4.3.3 电路设计 |
| 4.4 电源模块 |
| 4.4.1 模块选择 |
| 4.4.2 模块介绍 |
| 4.4.3 电路设计 |
| 4.5 PHY模块与RJ45模块连接电路 |
| 4.6 MAC模块与PHY模块连接电路 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 向量网交换机PCB设计 |
| 5.1 PCB分层设计 |
| 5.2 PCB布局设计 |
| 5.3 PCB布线设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 向量网交换机硬件调试与测试 |
| 6.1 硬件调试 |
| 6.2 硬件测试 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）基于时间触发以太网的分布式综合模块化航电架构硬件平台设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略语表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 项目研究的目标与意义 |
| 1.2 航空电子系统的发展过程 |
| 1.2.1 航空电子系统架构 |
| 1.2.2 分立式航空电子系统 |
| 1.2.3 联合式航空电子系统 |
| 1.2.4 综合式航空电子系统 |
| 1.2.5 先进的综合式航空电子系统 |
| 1.3 本文研究的内容及论文结构 |
| 1.3.1 本文研究的内容 |
| 1.3.2 论文结构 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 背景知识介绍 |
| 2.1 国内外技术发展现状 |
| 2.1.1 国外技术发展及趋势 |
| 2.1.2 国内技术发展现状 |
| 2.2 时间触发以太网 |
| 2.3 多核并行处理技术 |
| 2.4 实时操作系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于时间触发以太网的DIMA平台总体设计 |
| 3.1 DIMA架构发展的原因 |
| 3.1.1 航空电子系统技术的发展 |
| 3.1.2 通信技术发展的支持 |
| 3.1.3 SWaP的设计约束 |
| 3.1.4 经济可承受性的压力 |
| 3.2 DIMA平台的需求分析 |
| 3.3 设计思路和基本原则 |
| 3.4 DIMA平台架构设计 |
| 3.5 DIMA平台TTE网络设计 |
| 3.6 DIMA平台硬件组成和交联 |
| 3.7 DIMA平台软件架构和组成 |
| 3.7.1 DIMA平台软件架构 |
| 3.7.2 DIMA平台软件组成 |
| 3.8 本章小节 |
| 第四章 基于时间触发以太网的DIMA平台详细设计 |
| 4.1 标准通用化单元 |
| 4.1.1 TTE终端 |
| 4.1.2 处理单元 |
| 4.1.3 电源单元 |
| 4.2 通用处理模块(GPM) |
| 4.2.1 GPM模块设计组成 |
| 4.2.2 GPM模块设计实现 |
| 4.3 TTE网络交换模块(NSM) |
| 4.3.1 NSM模块设计组成 |
| 4.3.2 NSM模块设计实现 |
| 4.4 输入输出接口模块(IOM) |
| 4.4.1 IOM模块设计组成 |
| 4.4.2 IOM模块设计实现 |
| 4.5 大容量存储DME(MMM) |
| 4.5.1 MMM模块设计组成 |
| 4.5.2 MMM模块设计实现 |
| 4.6 平台软件 |
| 4.6.1 基础应用软件 |
| 4.6.2 输入输出接口软件 |
| 4.6.3 TTE网络交换软件 |
| 4.6.4 TTE终端软件 |
| 4.7 测试性设计 |
| 4.7.1 测试性设计 |
| 4.7.2 测试系统设计 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 基于时间触发以太网的DIMA平台综合验证 |
| 5.1 面向资源能效的综合 |
| 5.1.1 过程的综合 |
| 5.1.2 管理的综合 |
| 5.2 TTE网络时间同步、网络负载调度与配置 |
| 5.2.1 TTE网络时钟同步 |
| 5.2.2 TTE网络负载调度与配置 |
| 5.3 基于时间域的资源分配和管理 |
| 5.3.1 资源配置和调度过程 |
| 5.3.2 资源配置和调度策略优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
四、高性能以太网交换机硬件及IMA关键技术研究（论文参考文献）
- [1]基于分布式控制的水下机器人设计[D]. 付成英. 广东工业大学, 2020(02)
- [2]基于ZYNQ的FC交换机软件设计[D]. 毛杰. 电子科技大学, 2020(07)
- [3]TTE交换机FPGA设计及实现[D]. 张金国. 电子科技大学, 2020(07)
- [4]面向DIMA应用的时间触发以太网性能优化与评估技术研究[D]. 王红春. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [5]时间触发以太网中时间触发业务调度算法的研究[D]. 栾不群. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [6]高性能SDN数据面若干关键技术研究[D]. 郑凌. 西安电子科技大学, 2019
- [7]基于车载以太网与CAN总线互联技术研究[D]. 刘旭. 河北工业大学, 2018(02)
- [8]基于ARM的工业以太网环网自愈的研究与设计[D]. 范蕊. 上海工程技术大学, 2018(06)
- [9]物理网络芯片与FPGA结合的向量网交换机的实现[D]. 宋利帅. 北京交通大学, 2017(11)
- [10]基于时间触发以太网的分布式综合模块化航电架构硬件平台设计[D]. 张巍. 上海交通大学, 2017(09)