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SpaceWire即插即用技术研究

作　者: 鲁文帅
导　师: 付平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: SpaceWire 即插即用 RMAP SOPC SPA
分类号: V446.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


伴随着人类航天需求的日益增长和航天技术的不断发展,以SpaceWire为代表的新一代航天网络渐渐取代了传统的航天总线,被世界上越来越多的组织机构采纳为星载数据处理系统的高速接口标准。在追求网络高速性、可靠性、灵活性的同时,人们已意识到提高航天组件可重用性、缩短星载系统集成周期并提升其动态可配置性,具有重要的意义。本文研究的SpaceWire即插即用(SpaceWire Plug-and-Play,SpW-PnP)技术正是为了解决快速集成和配置航天电子设备的问题,而SpaceWire的分层开放结构也为这一问题的解决提供了必要条件。本文在全面调研国内外关于SpaceWire技术的现有理论和实践成果的基础上,提出了SpW-PnP协议栈模型,并对模型中选取的各层标准和草案给出详细分析,论证了模型的合理性和可行性。围绕该协议栈模型,本文设计了SpW-PnP网络的整体架构和运行机制,给出了总体设计方案和具体实现方法。为实现网络组件,本文开发了符合ECSS-E-ST-50-52C标准的RMAP(Remote Memory Access Protocol)函数库,并在此基础上依据SpW-PnP Protocol Definition Draft A V2.1草案对于即插即用的功能描述,实现了基于PC机的网络管理器,包括控制台和即插即用函数库;开发了基于FPGA的SpW-PnP普通节点,过程中重点考虑其可重用性,设计了通用的SOPC架构和NIOS II程序。为使组件可以接入SpaceWire标准网络,本文还利用Verilog HDL语言开发了符合ECSS-E-ST-50-12C标准的SpaceWire底层接口IP核,并配有Avalon片上总线接口,可移植性强。本文最后利用自行研发的SpW-PnP组件和标准的SpaceWire路由器搭建了试验网络,并给出了底层接口测试结果和即插即用功能验证结果。结果表明:本文提出的SpW-PnP模型符合SpaceWire母体框架,兼容底层协议;接口IP核、RMAP函数库符合ECSS标准;网络组件能够支持即插即用,整个试验网络符合SpW-PnP草案的功能描述。本文的研究成果作为SPA(Space Plug-and-Play Avionics,航天即插即用电子设备)理念的一部分,对航天器的地基(Earth-Based)快速集成和天基(Space-Based)动态配置提供了一种实现方式。

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中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制 > 计算装置 > 数据处理与回收装置
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