星载多速率总线传输装置及方法与流程

本发明涉及航天器总线，尤其涉及一种星载多速率总线传输装置及方法。

背景技术：

1、航天器总线的数据传输率、灵活性和可靠性直接影响着航天器的整体性能，是系统设计的重要环节。未来航天任务需要在科学仪器、大容量内存、计算机以及上下行链路间进行大量的数据交换，必然要求星内及星间通信具有更高的处理速度、可靠性和抗辐照能力；同时也应能够实现航天器内数据的分布式处理，能够保障航天器精确的自主运行。

2、随着卫星研制技术的进步，卫星可承载的载荷种类和数量不断增加，软件功能和体量逐渐增长，整星呈现智能化、模块化的特征，从而对总线的数据交互能力、可靠性、泛用和兼容性等提出了进一步的需求。借助高速总线传输技术，能够将内部各分系统进行统一管理，构成卫星内部网络；网络具备如下的特点：具备高速信息传输速率、采用低成本标准化协议与硬件接口、具有良好节点扩充能力和兼容性、具有抗辐射能力。

3、不难看出，上述几方面的需求具备两个相反的方向：一方面由于智能化应用的增加，高处理能力和分布式处理成为常态，从而要求总线具有更高的通信速率；另一方面由于模块化通用化的需求以及抗辐照设计等原因，要求广泛采用成熟设计，而这些方案通常由于内部闭环和信息预处理设计，无需高速的数据传输，因此不具备高速总线的配置。因此，在星载总线网络中设计适应多级速率兼容的传输方法及装置具备一定的需求，便于将不同速率不同接口的总线接入终端统一纳管和实现数据互联互通。

4、但目前现有的卫星设计中一般采用不同总线，例如低速的1553b、can，以及中高速的spacewire、ethernet、srio等并存的方式，由星载计算机对接入数据进行分别的处理，不具备接入同一网络和直接互联互通的功能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种星载多速率总线传输装置及方法，以适用于不同类型和速率的总线终端互联和交互信息。

2、为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种星载多速率总线传输装置，包括fpga模块、srio交换芯片、1553b接口芯片以及对外提供标准接口形式的至少一srio接口、至少一spacewire接口和至少一1553b接口；所述fpga模块还包括有桥接单元、交换开关、控制逻辑单元以及路由表；其中：

3、所述桥接单元分别与所述srio交换芯片上的至少一第一srio端口以及所述交换开关上的至少一第一spacewire端口连接，以用于srio端口和spacewire端口互联；

4、所述交换开关的至少一第二spacewire端口分别连接于所述至少一spacewire接口且所述交换开关与所述1553b接口芯片连接，以用于所述第二spacewire端口的设备间交换以及1553b接入设备同所述第一spacewire端口和所述第二spacewire端口的设备间交换；

5、所述路由表存储着接入设备逻辑地址同端口的对应关系；

6、所述控制逻辑单元装载有用于不同类型端口间数据交换的控制程序，所述控制逻辑单元用于根据所述路由表为接入设备分配对应的逻辑地址，并控制所述接入设备的数据发送至目标端口，以实现端到端的数据传输。

7、进一步的，所述srio交换芯片的至少一第二srio端口分别连接于所述至少一srio接口，所述1553b接口芯片与所述1553b接口连接，以用于1553b总线通信控制。

8、进一步的，所述srio交换芯片包括x路所述第一srio端口和y路所述第二srio端口，所述交换开关上设有x路所述第一spacewire端口和z路所述第二spacewire端口，所述桥接单元将x路所述第一srio端口和x路所述第一spacewire端口一一对应连接；所述1553b接口芯片连接于1路所述1553b接口。

9、进一步的，还包括有一用于提供数据缓存功能的ddr同步动态存储器，所述fpga模块中配置有至少一与所述ddr同步动态存储器连接的ddr访问控制单元，所述ddr访问控制单元连接于所述桥接单元和所述交换开关，以用于对外接的所述ddr同步动态存储器的访问控制。

10、进一步的，所述srio交换芯片为支持标准srio接口的多端口交换芯片，所述srio交换芯片用于srio接口设备间的数据交换以及srio背板总线间的数据交换，所述srio交换芯片的可交换数据包括单播、多播和广播包，且srio交换芯片的各端口中的数据传输通道的通讯速率相互独立设置。

11、进一步的，所述控制逻辑单元具体用于根据所述路由表为接入设备分配独立的逻辑地址，根据所述接入设备选择数据传输的目标端口选择对应的通信协议进行帧结构封装和提取，以将所述接入设备传输的完整数据发送至所述目标端口。

12、进一步的，至少一所述srio接口或所述spacewire接口用于进行装置间级联扩展，所述路由表在进行装置间级联扩展时通过参数修改以扩展srio终端地址和1553b终端地址。

13、另一方面，本发明还提供了一种星载多速率总线传输方法，所述方法基于上述任一项所述星载多速率总线传输装置实现，包括步骤：

14、当待传输数据需要在srio端口间互传时，将所述待传输数据的源地址和目标地址填入srio包格式中的对应地址，以实现数据传输的寻址；

15、当待传输数据需要在spacewire端口间互传时，将目标端口地址写入所述待传输数据的包头首字节中，以实现数据传输的寻址；

16、当待传输数据需要在1553b端口间互传时，通过所述1553b接口芯片实现数据传输的寻址；

17、当待传输数据需要由srio端口发送向spacewire端口时，将所述待传输数据的目标地址填写为桥接端口的对应地址，并将实际目标地址写入srio包格式中的逻辑层字段首字节，以使交换开关接收到所述待传输数据时根据所述逻辑层字段首字节确定目标寻址；

18、当待传输数据需要由spacewire端口发送向srio端口时，将所述待传输数据的包首字节填写为桥接端口的对应地址，且第二字节填写srio目标端口地址；所述交换开关接收到所述待传输数据时，根据所述第二字节确定目标寻址；

19、当待传输数据需要由srio端口发送向1553b端口时，将所述待传输数据的目标地址填写为桥接端口的对应地址，并将实际目标地址写入srio包格式中的逻辑层字段首字节，使交换开关接收到所述待传输数据时，根据所述逻辑层字段首字节和1553b总线的地址偏移量确定目标寻址；

20、当待传输数据需要由1553b端口发送向srio端口时，将所述待传输数据的数据段首字节中写入目标端口地址，发送至1553b总线控制端；所述交换开关接收所述1553b接口芯片传输的所述待传输数据时，根据所述数据段首字节、发送端rt地址和地址偏移量确定目标寻址；

21、当待传输数据需要由spacewire端口发送向1553b端口时，通过所述交换开关根据所述待传输数据的包首字节和地址偏移量确定目标寻址；

22、当待传输数据需要由1553b端口发送向spacewire端口时，将所述待传输数据的数据段首字节中写入目标端口地址并发送至1553b总线控制端；所述交换开关接收所述1553b接口芯片传输的所述待传输数据时，根据所述数据段首字节确定目标寻址。

23、本发明所述的星载多速率总线传输装置，包括fpga模块、srio交换芯片、1553b接口芯片以及对外提供标准接口形式的srio接口、spacewire接口和1553b接口；所述fpga模块还包括有桥接单元、交换开关、控制逻辑单元以及路由表；桥接单元分别与srio交换芯片上的第一srio端口以及交换开关上的第一spacewire端口连接；交换开关的第二spacewire端口分别连接于spacewire接口且所述交换开关与1553b接口芯片连接；控制逻辑单元装载有用于不同类型端口间数据交换的控制程序，以用于根据路由表为接入设备分配对应的逻辑地址，并控制接入设备的数据发送至目标端口，以实现端到端的数据传输。还提供了一种基于上述装置的星载多速率总线传输方法。如此，本发明支持多种具备不同传输速率的总线接入及数据传输，可直接用于卫星设备的设计和集成，也可根据总线类型和速率进行适应性的更改，提高了系统设计和设备制造的效率。在星载总线网络中实现适应多级速率兼容的数据交换，便于将不同速率不同接口的总线接入终端统一纳管，并实现数据互联互通，解决了不同类型总线接入传输交换机制复杂，可靠性较低的问题。