● 摘要
随着深空探测技术的不断发展、随着航天器探测任务的不断复杂化,对航天器内部信息交互网络的性能要求也在不断随之提升。
航天器内部数据传输网络的作用是连接航天探测器上各种设备实现各设备之间的通讯和数据交互,是整个航天器系统的重要组件。航天器内部信息交互网络的可靠性、信息交互速率和其重复用性直接影响着现代航天器的性能。
SpaceWire总线标准是一种全双工、点对点、高传输速率的串行数据传输标准。该总线标准能够更为出色的满足现代航天任务中航电设备间高传输速率、高稳定性、强实时性的需求。该总线标准以IEEE 1355-1995和LVDS标准(ANSI/TLA/ELA-644)为基础,专用于航天领域。SpaceWire总线技术在许多国家已经被广泛的应用于各项航天探测任务中。
本课题在航天九院772所自主研发的 SpaceWire 节点芯片BM4802 的基础上研制具有点对点测试功能的SpaceWire节点系统,为后期的对该协议的性能的测试提供硬件平台。整个SpaceWire节点系统包括软件和硬件两部分。硬件部分实现了两种对外接口:用于和上位机通信的PCI接口和用于组件SpaceWire网络的SpaceWire接口。FPGA 作为整个 SpaceWire节点板的控制器件,控制板上其它芯片的时序逻辑同时实现数据转移。上位机软件的其功能主要是通过 PCI 总线实现上位机对硬件的相关参数的控制、状态查询、接收来至来SpaceWire链路的数据和将上位机数据发送至SpaceWire链路。最后通过设计相应的测试实验,对该SpaceWire节点系统部分功能的有效性进行了初步验证。
以下内容为该课题的主要研究内容:
1. SpaceWire 总线协议相关背景知识的介绍及国内外研究成果的调研和对比;
2. SpaceWire节点系统硬件电路的设计、PCB的设计和节点系统板级各模块逻辑时序设计的详细介绍;
3. SpaceWire节点系统上位机软件的设计;
4. SpaceWire节点系统验证,分别对SpaceWire节点系统硬件和软件的有效性进行了初步的验证。
关键词:SpaceWire节点,PCI接口,FPGA,硬件电路