星载SpaceWire总线网络设计

论文摘要

SpaceWire总线标准致力于航天器有效载荷系统数据和控制信息的处理，以满足未来高性能高速数据传输为目标，提供了一种统一的用于连接传感器、数据处理单元、大容量存储器、遥测子系统以及电地支持设备(Electronic Ground Support Equipment,以下简称EGSE)的基础架构。论文以SpaceWire总线的空间需求为背景，结合预先研究项目中对系统高速数据处理能力、系统可靠性和安全性等方面的需求，结合空间数据系统咨询委员会（ConsultativeCommittee for Space Data Systems，以下简称CCSDS）航天器星载接口业务（SpacecraftOnboard Interface Services，以下简称SOIS）标准模型，对SpaceWire总线网络层拓扑结构和容错技术展开研究，从而保证了高速数据总线在空间长期可靠运行的能力和灵活配置能力。论文的主要贡献在于：充分调研国内外SpaceWire总线发展动态，结合国内航天器综合电子系统对高速串行数据总线的需求，提出了基于SpaceWire总线的组网方案和网络拓扑结构模型；在论文中详细介绍了SpaceWire总线标准和容错技术，阐述了SpaceWire总线控制器和SpaceWire路由器的实现过程；在路由器的设计过程中对不同的路由机制进行了对比研究；在CCSDS SOIS分层基础上提出了SpaceWire总线体系架构和分层模型，对每层的定义和服务内容进行了介绍；最后在前面章节的基础上，根据国内航天器实际需求，提出了多层冗余SpaceWire总线网络连接模型，并通过演示验证系统进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究情况及存在问题
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 SPACEWIRE 协议及容错技术和星载接口协议
• 2.1 SPACEWIRE 总线协议
• 2.1.1 SpaceWire 总线的特性
• 2.1.2 SpaceWire 总线协议标准组成
• 2.2 SPACEWIRE 总线协议的容错技术
• 2.2.1 交换层容错技术
• 2.2.2 网络层容错技术
• 2.2.3 应用层容错技术
• 2.3 航天器星载接口协议
• 2.4 本章小结
• 第三章 SPACEWIRE 总线组网方案
• 3.1 SPACEWIRE 体系结构
• 3.2 体系结构与分层协议模型
• 3.3 网络拓扑结构研究
• 3.3.1 点对点形式
• 3.3.2 链形组网形式
• 3.3.3 环形组网形式
• 3.3.4 格状/圆形组网形式
• 3.3.5 树状组网形式
• 3.4 多冗余 SPACEWIRE 总线网络设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 SPACEWIRE 总线控制器的实现
• 4.1 SPACEWIRE 总线控制器的接口模块结构
• 4.2 SPACEWIRE 总线控制器的握手机制和自恢复机制
• 4.3 SPACEWIRE 总线控制器接收模块设计
• 4.3.1 SpaceWire 总线控制器的接收接口
• 4.3.2 SpaceWire 接收器
• 4.3.3 SpaceWire 接收接口时序仿真
• 4.4 SPACEWIRE 总线控制器发送模块设计
• 4.4.1 SpaceWire 总线控制器的发送接口
• 4.4.2 SpaceWire 总线发送器
• 4.4.3 SpaceWire 总线发送接口时序仿真
• 4.5 SPACEWIRE 总线控制器的硬件实现
• 4.6 硬件设备在调试中遇到的问题既解决方法
• 4.7 本章小结
• 第五章 SPACEWIRE 总线网络层路由器实现
• 5.1 虫洞路由机制
• 5.2 群适应路由机制
• 5.2.1 群适应路由
• 5.2.2 带宽共享
• 5.2.3 容错
• 5.3 通用路由机制
• 5.4 SPACEWIRE 总线路由器的实现
• 5.5 本章小结
• 第六章 SPACEWIRE 总线网络测试验证
• 6.1 测试验证目的
• 6.2 测试验证方法
• 6.3 测试结果及评价
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 论文研究工作总结
• 7.2 论文工作的后续设想
• 致谢
• 参考文献