近年来,高速宽带网络传输需求给实时网络带来了新的需求和挑战,成为各国工业界研究的热点问题。以太网技术是当今现有局域网应用最普及的网络通信协议,其技术已经相当成熟。但是,在航空航天、轨道交通、高端工业控制等对实时性与可靠性要求较高的领域,传统以太网的“尽力传递”模式显然无法满足需求。基于此背景,时间触发以太网受到了广泛的研究与应用。时间触发以太网将时间触发传输的实时性、确定性、容错能力等特点与传统以太网“尽力传递”的灵活性、动态性等特点相结合,从而满足各种类型业务的通信需求,是一种重要的能适用于未来工业控制的新型网络综合传输技术。本文结合实验室承担的项目“高带宽时间触发以太网交换机”,针对FPGA片上资源有限,无法满足TTE交换机对于缓存容量的要求,提出了基于DDR的队列管理单元的设计方案。本文首先对课题的研究背景和时间触发以太网的基本概念进行介绍,其次,介绍了TTE交换机的总体架构,针对两大类型业务的不同特点,提出了在时间触发以太网交换机中将时间触发业务和事件触发业务分平面处理的设计方案,并且简要地介绍了各种业务的处理流程。第三,提出队列缓存分配方式以及缓存地址管理方式,对基于DDR队列管理单元管理通路的关键模块进行了设计与实现,包括入队调度模块、出队调度模块、队列信息管理模块以及缓存管理模块。第四,对基于DDR队列管理单元数据通路的接收总线控制模块、发送总线控制模块进行了设计与实现,以完成数据帧物理入队与出队的功能。最后,对队列管理单元的各个关键模块进行仿真分析,并对板级测试结果和出现的问题进行分析说明,从而验证了设计的正确性。本文的创新点在于,第一,提出采用片外价格便宜、容量大的DDR与SRAM相结合的缓存架构,其中DDR作为缓存数据的主体,提供大容量数据存储,SRAM用于存储buffer描述符以及队列信息;第二,提出将队列管理单元分为管理通路与数据通路,并行处理数据帧状态信息与数据载荷,满足队列管理单元的线速处理需求;第三,采用首字置出FIFO存储调度信息以及入队出队并行处理的方法,压缩了数据帧入队出队的操作周期,从而提高数据帧入队出队的处理速度。