【摘 要】
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在2007年,欧空局提出了Space Fibre总线协议第一版草案,先后共有12个版本的草案,直到2018年Space Fibre协议正式版发布,该协议面向吉比特每秒,具有良好的纠错容错、数据重传等功能。该协议的目的是为了满足日益增长的航天器载荷上的数据传输需求,弥补现有航天总线的不足,在通信速度、纠错容错能力、传输距离、异常处理、时间确定性等方面均有提升和改善。该协议是在2003年Space W
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
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在2007年,欧空局提出了Space Fibre总线协议第一版草案,先后共有12个版本的草案,直到2018年Space Fibre协议正式版发布,该协议面向吉比特每秒,具有良好的纠错容错、数据重传等功能。该协议的目的是为了满足日益增长的航天器载荷上的数据传输需求,弥补现有航天总线的不足,在通信速度、纠错容错能力、传输距离、异常处理、时间确定性等方面均有提升和改善。该协议是在2003年Space Wire总线协议的基础上进行改进的,为了解决Space Wire虫洞路由带来的数据阻塞问题,Space Fibre协议采用虚拟通道路由,这种路由机制使得数据传输速率大大提升,根据目前邓迪团队的成品IP核的测试结果,数据传输速度可达2.5Gbit/s,在Microsemi RTG4型号的FPGA上可达3.125Gbit/s。本文详细分析了Space Fibre协议的内容与优点,重点介绍和分析Space Fibre协议中网络层对于路由器的定义,并提出了一种以FPGA为核心的Space Fibre路由器实现方法。路由器有5个端口,包括4个普通端口和1个配置端口,每个普通端口有4条虚拟通道,Space Fibre网络包括4个虚拟网络。路由器中的开关矩阵由交叉开关矩阵(Cross Bar)结构实现,采用轮询仲裁的路由算法,可以解决数据阻塞的问题。使用XC6SLX9型号的FPGA,采用Verilog HDL硬件描述语言设计开发Space Fibre路由器,并用modelsim进行仿真,通过了仿真验证,仿真波形正常,数据传输速率和功能均满足设计需求。本课题的设计基本符合了Space Fibre协议中对于路由器的定义,用虚拟通道控制器取代了Space Fibre路由器实现中常用的虚拟网络主机结构,用Verilog语言实现后也通过了仿真验证,验证了该设计方案的正确性。本课题包括以下几部分内容:(1)Space Fibre协议说明(2)Space Fibre国内外研究状况对比(3)本设计与国外其它设计的区别和创新点(4)Space Fibre网络层协议详细分析(5)Space Fibre路由器总体设计与模块化设计(6)仿真与验证实验结果
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