SpaceWire冗余網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、空間探測任務(wù)的日益復(fù)雜,星上集成的承擔(dān)不同功能角色的載荷設(shè)備和科學(xué)儀器越來越多,對星上網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理能力也提出了更高的要求。而這種能力不僅僅局限于單一的高速率傳輸,在包括可靠性、確定性等在內(nèi)的質(zhì)量服務(wù)保障方面,也顯得極為重要。SpaceWire作為一種新興的、集眾多優(yōu)秀設(shè)計思想于一身的高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),在速率方面相較于其它傳統(tǒng)總線擁有不可替代的優(yōu)勢。然而,因其特殊的流控、路由機(jī)制,卻也帶來了網(wǎng)絡(luò)阻塞、不確定時延等問題。鑒于此,本文從拓?fù)?/p>

2、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量服務(wù)機(jī)制出發(fā),就如何給具備冗余特性的SpaceWire網(wǎng)絡(luò)提供可靠性、確定性服務(wù)展開了較為深入的研究。
　　首先,針對目前應(yīng)用SpaceWire技術(shù)新出現(xiàn)的質(zhì)量服務(wù)(QoS)需求,圍繞SpaceWire網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及尚未成型的SpaceWire質(zhì)量服務(wù)協(xié)議棧,完成了較為詳盡的分析研究工作。在此基礎(chǔ)上，提出了包含節(jié)點(diǎn)、路由器、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在內(nèi)的冗余網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)驗(yàn)證方案,并且為其設(shè)計了合理的質(zhì)量服務(wù)模型,明確了質(zhì)量服務(wù)保障機(jī)

3、制的運(yùn)行機(jī)理,進(jìn)而從原理上確保了冗余網(wǎng)絡(luò)的QoS特性。其次,通過對質(zhì)量服務(wù)模型中SpaceWire、PID、RMAP以及SpaceWire-D等若干協(xié)議的詳細(xì)研究,利用Verilog HDL語言開發(fā)了具備良好用戶接口、模塊化、符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的RMAP協(xié)議IP核;擁有端口擴(kuò)展特性、可配置支持2級或3級組自適應(yīng)路由、實(shí)現(xiàn)了輪詢仲裁機(jī)制的10×10非阻塞交叉路由矩陣IP核;同時,在借鑒確定性傳輸協(xié)議草案基礎(chǔ)上，設(shè)計了通用性較好、可提供QoS服務(wù)

4、(含可靠性、確定性)的邏輯功能單元,并據(jù)此完成了節(jié)點(diǎn)、路由器的設(shè)計,也就是從硬件、固件設(shè)計的角度保證了QoS服務(wù)方案的可實(shí)現(xiàn)性。最后,利用Driver Studio、Visual Studio等系列軟件工具完成了PCI驅(qū)動、DLL動態(tài)鏈接庫的開發(fā),并搭建一個SpaceWire冗余網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證平臺,設(shè)計系統(tǒng)測試軟件,用以驗(yàn)證分析QoS服務(wù)機(jī)制的合理性、方案的可行性。
　　大量的功能仿真、驗(yàn)證測試及效率分析結(jié)果表明,本文設(shè)計的可提供質(zhì)量服