一种具备数据交换功能的星载固态存储器的制作方法

本发明属于电子信息，涉及一种具备数据交换功能的星载固态存储器。

背景技术：

1、传统星载固态存储器为数传分系统的单机，作为末端节点存储卫星的载荷数据，在该架构下固态存储器仅与数传处理器存在数据通道进行一对一的数据传输，当前随着航天技术的不断进步和在轨实时处理技术的发展，大量载荷单机需要直接与固态存储器直接建立数据通路以降低数据传输和使用的时延，由此带来如何解决多个载荷单机与星载固态存储器互联后数据通道交换问题。当前星载固态存储器数据通道通常采用固定传输路径的方式，即在软件层面直接指定数据传输路径，采用该技术数据通道配置灵活性很低，一旦需要改变传输路径只能通过重构软件实现，这给地面调试和在轨使用带来了很大的不便。另外随着星载固态存储器的角色由单一的存储设备向数据存储交换中心的转变，固定的数据传输路径也无法实现复杂模式下数据传输通道的切换。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中星载固态存储器数据通道传输路径只能通过重构软件实现，而且无法实现复杂模式下数据传输通道的切换的问题，提供一种具备数据交换功能的星载固态存储器。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明提出的一种具备数据交换功能的星载固态存储器，包括存储模块和通道交换模块，所述存储模块与所述通道交换模块之间采用数据传输或控制传输进行交互；所述通道交换模块包括输入处理单元、数据交换表、交换核心和输出处理单元；

4、所述输入处理单元与所述交换核心交互，用于读取输入处理单元数据的标识；

5、所述数据交换表与所述交换核心交互，用于查找数据交换表对输入缓存进行统一的分配和释放；

6、所述交换核心与所述输出处理单元交互，用于实现数据输出缓存、输出数据并串转换。

7、优选地，所述输入处理单元包括串并转换、包头识别和数据输入缓存；

8、通过串并转换从每个节点输入的数据进行转换，转换为并行64位宽数据流；采用包头识别来识别包头信息，将数据从包头开始输入缓存；通过数据输入缓存对输入数据进行缓存，按交换核心的控制读出整帧数据。

9、优选地，采用串并转换从每个节点输入的数据通过aurora 64/66核进行转换。

10、优选地，包头识别按ccsds帧格式识别包头信息。

11、优选地，交换核心包括轮询查看输入缓存、crc校验、交换矩阵和输出接口；

12、依次对所有节点的数据输入缓存查看编程满状态，若数据输入缓存内数据满一帧，则读出数据进入crc校验；

13、crc校验后数据和数据交换表数据传入交换矩阵，采用交换矩阵提取数据的标识及数据交换表的查找匹配，匹配成功则打开交换矩阵中对应该数据交换表项的crosspoint开关，查看通道号对应的输出处理单元的输出缓存状态，若输出缓存不满，则将数据输出到输出处理单元，否则等待。

14、优选地，交换矩阵使用crossbar架构，每个输入链路和输出链路都有一个crosspoint，在crosspoint处有开关连接输入链路和输出链路。

15、优选地，输出处理单元包括数据输出缓存和并串转换；

16、采用数据输出缓存对交换核心输出数据缓存，按整帧输出到并串转换模块；

17、并串转换将数据输出缓存的数据进行转换，转换为高速串行总线送到目的节点。

18、优选地，并串转换将数据输出缓存的数据通过aurora 64/66核进行转换。

19、优选地，存储模块包括处理器、fpga和存储阵列；

20、处理器分别与fpga和通道交换模块交互用于指令接收处理和遥测发送；fpga与通道交换模块交互用于提供输入输出的高速数据接口和缓存管理，fpga与存储阵列交互用于实现擦、写、读操作。

21、优选地，fpga与存储阵列采用onfi4.0接口实现通信。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

23、本发明提出的一种具备数据交换功能的星载固态存储器，通过软件的配置即可实现数据传输通道的转换进而建立数据传输通道拓扑。具体的，整个星载固态存储器系统包括存储模块与通道交换模块两部分，两者之间存在数据通道与控制通道，基于数据通道传输拓扑的可软件配置与基于帧内信息的传输路径自动查找，大大提高了星载固态存储器的在轨使用灵活性，拓宽了星载固态存储器在轨使用场景。通过将输入处理单元与交换核心交互，数据交换表与交换核心交互，交换核心与输出处理单元交互，再考虑在轨使用的安全性与可靠性，数据交换表由存储模块统一进行管理，一方面可以存储多份数据交换表，根据交换通道需要直接进行双口ram的读写操作，另一方面可以通过上位机控制指令进行更改发送，数据交换表的存在实现了传输通道的可配置，交换核心接收到传输数据后直接对帧内数据类型与探测器编号等关键信息进行识别比对传输至目的通道，另外数据交换表的设计也支持数据的广播传输，可实现星载固态存储器数据一对多传输和多对一传输功能。通道交换单元对包含存储模块的所有与之关联单元按照指定交换表进行数据交换处理，能够在80gbps带宽下实现各通道高速数据交换，交换通道路数不小于40路；星载固态存储器通道传输拓扑可软件配置，降低在轨数据传输通道更改的成本。因此，本发明提出的星载固态存储器能够解决现有技术存在的问题。

24、进一步地，存储模块中的处理器作为工作模式管理核心，负责指令接收处理和遥测发送，管理工作模式，管理文件系统、更新数据交换表；fpga作为数据管理核心，负责输入输出的高速数据接口和缓存管理，实现对flash阵列的擦、写、读操作，管理内部记录、回放的任务调度管理。

技术特征：

1.一种具备数据交换功能的星载固态存储器，其特征在于，包括存储模块和通道交换模块，所述存储模块与所述通道交换模块之间采用数据传输或控制传输进行交互；所述通道交换模块包括输入处理单元、数据交换表、交换核心和输出处理单元；

2.根据权利要求1所述的具备数据交换功能的星载固态存储器，其特征在于，所述输入处理单元包括串并转换、包头识别和数据输入缓存；

3.根据权利要求2所述的具备数据交换功能的星载固态存储器，其特征在于，采用串并转换从每个节点输入的数据通过aurora 64/66核进行转换。

4.根据权利要求2所述的具备数据交换功能的星载固态存储器，其特征在于，包头识别按ccsds帧格式识别包头信息。

5.根据权利要求1所述的具备数据交换功能的星载固态存储器，其特征在于，交换核心包括轮询查看输入缓存、crc校验、交换矩阵和输出接口；

6.根据权利要求5所述的具备数据交换功能的星载固态存储器，其特征在于，交换矩阵使用crossbar架构，每个输入链路和输出链路都有一个crosspoint，在crosspoint处有开关连接输入链路和输出链路。

7.根据权利要求1所述的具备数据交换功能的星载固态存储器，其特征在于，输出处理单元包括数据输出缓存和并串转换；

8.根据权利要求7所述的具备数据交换功能的星载固态存储器，其特征在于，并串转换将数据输出缓存的数据通过aurora 64/66核进行转换。

9.根据权利要求1所述的具备数据交换功能的星载固态存储器，其特征在于，存储模块包括处理器、fpga和存储阵列；

10.根据权利要求1所述的具备数据交换功能的星载固态存储器，其特征在于，fpga与存储阵列采用onfi4.0接口实现通信。

技术总结本发明公开了一种具备数据交换功能的星载固态存储器，属于电子信息技术领域。星载固态存储器通过将输入处理单元与交换核心交互，数据交换表与交换核心交互，交换核心与输出处理单元交互，再考虑在轨使用的安全性与可靠性，数据交换表由存储模块统一进行管理，一方面可以存储多份数据交换表，根据交换通道需要直接进行双口RAM的读写操作，另一方面可以通过上位机控制指令进行更改发送，数据交换表的存在实现了传输通道的可配置，交换核心接收到传输数据后直接对帧内数据类型与探测器编号等关键信息进行识别比对传输至目的通道，另外数据交换表的设计也支持数据的广播传输，可实现星载固态存储器数据一对多传输和多对一传输功能。技术研发人员：邵明强,杜承烈,王洪泽,贺呈磊,高扬,宛霁,刘江涛受保护的技术使用者：西安微电子技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/2/25