通用SpaceWire节点装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种通用SpaceWire节点装置，该节点装置包括控制器、数据缓存单元、SpaceWire节点器件和传输数据存储单元。控制器接收高速接口的数据并传输至数据缓存单元，再从数据缓存单元读取数据至传输数据存储单元。SpaceWire节点器件发送传输数据存储单元内的数据至SpaceWire网络，并返回发送状态至控制器。控制器还监测SpaceWire节点器件的运行状态，根据接收到的配置指令集对SpaceWire节点器件进行配置。本发明可以完成与SpaceWire路由网络进行通信和数据交互的功能，快速的将成熟产品接入SpaceWire网络，降低新产品的开发周期和成本。
【专利说明】通用SpaceWi re节点装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星用SpaceWire总线技术，尤其涉及可快速将成熟载荷、数据处理器、大容量存储器等产品扩展为SpaceWire节点设备的通用SpaceWire节点装置。
【背景技术】
[0002]目前，卫星内部连接载荷、数据处理器、大容量存储器等设备的高速数据处理系统，多直接采用LVDS技术进行点到点的传输，未引入总线技术。但是，随着航天任务日趋复杂，需要在不同设备之间进行大量的数据交换，必然要求卫星内部通信具有更高的处理速度、可靠性和抗辐照能力，同时具备错误检测及恢复能力，目前的系统结构无法实现这种要求。开发一种能够满足上述要求的新技术需要承担很大的风险和占用很长的研发时间，而Spaceffire总线提供了一种统一的用来连接载荷、数据处理器、大容量存储器等设备的基础构架，这种架构适用于卫星的数据传输等要求，但是，没有与SpaceWire路由网络进行通信和大量数据交互且能够将现有的技术快速接入SpaceWire网络的设备。
【发明内容】
[0003]本发明解决的问题是现有的数据处理系统结构无法适应卫星数据传输等的需要，且没有SpaceWire网络设备无法与SpaceWire网络进行通信和数据交互。
[0004]为解决上述问题，本发明提供一种通用SpaceWire节点装置，该节点装置包括控制器、SpaceWire节点器件和传输数据存储单元，其中，所述控制器接收数据接收指令，基于该数据接收指令接收高速接口的数据，传输接收的数据至所述传输数据存储单元；所述控制器还接收数据发送指令，基于该数据发送指令和SpaceWire节点器件发送数据的状态控制所述SpaceWire节点器件发送所述传输数据存储单元内的数据至SpaceWire网络；所述控制器还监测所述SpaceWire节点器件的运行状态和接收配置指令集，根据该配置指令集对所述SpaceWire节点器件进行配置。
[0005]可选地，所述控制器包括指令解析模块、数据接收缓存模块和SpaceWire节点控制模块，其中，所述指令解析模块解析所述数据接收指令、数据发送指令和配置指令集；所述数据接收缓存模块基于所述指令解析模块解析的数据接收指令的解析结果而接收所述高速接口的数据，并将接收的数据缓存至所述传输数据存储单元；所述SpaceWire节点控制模块监测所述SpaceWire节点器件的运行状态，并根据解析模块对配置指令集的解析结果配置所述SpaceWire节点器件，还基于所述指令解析模块对数据发送指令的解析结果控制SpaceWire节点器件从传输数据存储单元读取数据向SpaceWire网络发送。
[0006]本发明还提供一种通用SpaceWire节点装置，该节点装置包括控制器、数据缓存单元、SpaceWire节点器件和传输数据存储单元，其中，所述控制器接收数据接收指令，基于该数据接收指令接收高速接口的数据，传输接收的数据至数据缓存单元；所述控制器还接收数据发送指令，基于该数据发送指令和SpaceWire节点器件发送数据的状态从所述数据缓存单元读取数据至所述传输数据存储单元；所述SpaceWire节点器件发送传输数据存储单元内的数据至SpaceWire网络，并返回发送状态至所述控制器；所述控制器还监测所述Spaceffire节点器件的运行状态和接收配置指令集,根据该配置指令集对所述SpaceWire节点器件进行配置。
[0007]可选地,所述控制器包括指令解析模块、数据接收缓存模块、SpaceWire节点控制模块和SpaceWire网络传输模块，其中，所述指令解析模块解析所述数据接收指令、数据发送指令和配置指令集；所述数据接收缓存模块根据指令解析模块的解析结果接收高速接口的数据，传输接收的数据至数据缓存单元；所述SpaceWire网络传输模块根据指令解析模块对数据发送指令的解析结果以及SpaceWire节点器件发送数据的状态从所述数据缓存单元传输数据至传输数据存储单元，将传输数据的状态传输至SpaceWire节点控制模块；所述SpaceWire节点控制模块根据SpaceWire网络传输模块传输数据的状态控制所述Spaceffire节点器件发送传输数据存储单元的数据至SpaceWire网络,还反馈发送数据的状态至所述SpaceWire网络传输模块,该SpaceWire节点控制模块还根据指令解析模块对配置指令集的解析结果配置所述SpaceWire节点器件。
[0008]可选地，所述传输数据存储单元采用乒乓缓存机制，所述控制器按照乒乓操作的处理流程传输数据缓存单元内的数据至传输数据存储单元。
[0009]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
1、由于本发明包括控制器、Spaceffire节点器件和传输数据存储单元，通过将来自高速接口的数据存入传输数据存储单元，控制SpaceWire节点器件将传输数据存储单元内的数据传输至SpaceWire网络，所以，可以与SpaceWire路由网络进行通信和数据交互的功能，快速的将成熟产品(比如，现有来自LVDS接口)接入SpaceWire网络，降低新产品的开发周期和成本；另外，本发明还通过所述控制器监测所述SpaceWire节点器件的运行状态和接收配置指令集而对所述SpaceWire节点器件进行配置,这样,对通用SpaceWire节点装置的控制软件做适应性修改，可将大部分成熟载荷、数据处理器、大容量存储器等产品接入Spaceffire网络,使SpaceWire总线通信透明化,无需了解SpaceWire总线便可将已有产品扩展为SpaceWire节点设备。
[0010]2、由于本发明的SpaceWire节点装置包括数据缓存单元和传输数据存储单元，这样，数据缓存单元缓存一定量的数据，以消除虫孔路由机制下链路阻塞带来的影响，防止了有效数据的丢失。
[0011]3、由于本发明的传输数据存储单元采用乒乓缓存机制，可平滑SpaceWire链路上的数据流，并提高数据吞吐量。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明SpaceWire节点装置第一实施例的结构示意图；
图2是本发明SpaceWire节点装置第二实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
[0014]请参阅图1，本发明的通用SpaceWire节点装置包括控制器1、Spaceffire节点器件2、传输数据存储单元3和为控制器I和SpaceWire节点器件2提供时钟脉冲的晶振。所述控制器I接收控制指令和来自SpaceWire网络的配置指令集，该控制指令包括数据接收指令和数据发送指令，也可以包括所述配置指令集，也就是说，控制器I可以接收来自Spaceffire网络的配置指令集，也可以接受来自成熟设备的配置指令集(比如，常用的422接口指令)，所述配置指令集传输速率更改指令，数据包路由地址更新等指令。所述控制器I接收数据接收指令，基于该数据接收指令接收高速接口的数据，传输接收的数据至所述传输数据存储单元3，所述的高速数据接口为LVDS接口，大部分的载荷、数据处理器、大容量存储器的数据输出接口为LVDS接口。所述控制器I还接收数据发送指令，基于该数据发送指令和SpaceWire节点器件2发送数据的状态控制所述SpaceWire节点器件2发送所述传输数据存储单元3内的数据至SpaceWire网络；还监测所述SpaceWire节点器3件的运行状态和接收配置指令集，根据该配置指令集对所述SpaceWire节点器件3进行配置，具体的，所述控制器I包括指令解析模块11、数据接收缓存模块12和SpaceWire节点控制模块13，其中，所述指令解析模块11解析所述数据接收指令、数据发送指令和配置指令集；所述数据接收缓存模块12基于所述解析模块解析11的数据接收指令的解析结果而接收所述高速接口的数据，并将接收的数据缓存至所述传输数据存储单元3 ;所述SpaceWire节点控制模块13监测所述SpaceWire节点器件2的运行状态，并根据指令解析模块11对配置指令集的解析结果配置所述SpaceWire节点器件2，还基于所述指令解析模块11对数据发送指令的解析结果控制SpaceWire节点器件2从传输数据存储单元3读取数据向SpaceWire网络发送。
[0015]请继续参阅图1，本实施例的工作流程如下:
首先，上电后，所述控制器I的SpaceWire节点控制模块13对SpaceWire节点器件2进行初始化配置，建立与SpaceWire网络的链接，并对该链接进行实时监听和维护。
[0016]在有高速数据从高速数据接口(LVDS接口)输入时，指令解析模块11解析数据接收指令并将解析结果发送至数据接收缓存模块12，所述数据接收缓存模块12根据“高速数据有效”的状态标识将有效的高速数据传输至所述数据接收缓存模块12。数据接收缓存单元12在接收高速数据之后，写入传输数据存储单元3。在接收到数据发送指令时，指令解析模块11解析数据发送指令，将数据发送指令的解析结果发送至所述SpaceWire节点控制模块13，Spaceffire节点控制模块13对SpaceWire节点器件2做出相应的配置，比如设置Spaceffire节点器件2传输数据的路由、传输速率等等，设置完成后，SpaceWire节点器件2向传输数据存储单元3发送读数据指令，传输数据存储单元3响应该指令而将存储的高速数据传输至SpaceWire节点器件2，Spaceffire节点器件2按照配置的内容将数据发送至Spaceffire 网络。
[0017]在本实施例中，SpaceWire节点器件2的配置可以通过配置指令集进行更改,在该指令来自于SpaceWire网络时，该指令首先存储在SpaceWire节点器件3的内部FIFO (先入先出寄存器)内，并同时产生一个中断，指令解析模块11从SpaceWire节点器件3内读取该配置指令集而解析；如果配置指令集来自设备(比如422接口)，则，指令解析模块11直接解析该指令，基于配置指令集配置SpaceWire器件3的具体过程如下:所述指令解析模块11解析该配置指令集，将解析结果传输至SpaceWire节点控制模块13, Spaceffire节点控制模块13根据解析结果和从SpaceWire节点器件2获取的SpaceWire网络的运行状态配置所述SpaceWire节点器件3,作为一种变化,所述SpaceWire节点控制模块13还可以仅根据配置指令集而配置所述SpaceWire节点器件3。
[0018]请参阅图2，为了消除虫孔路由机制下链路阻塞带来的影响，防止了有效数据的丢失，本发明第二实施例的SpaceWire节点装置包括控制器1、数据缓存单元4、SpaceWire节点器件2、传输数据存储单元3和为控制器I和SpaceWire节点器件2提供时钟脉冲的晶振。所述控制器I接收数据接收指令，基于该数据接收指令接收高速接口的数据，传输接收的数据至数据缓存单元4 ;所述控制器I还接收数据发送指令，基于该数据发送指令和Spaceffire节点器件2发送数据的状态从所述数据缓存单元4读取数据至所述传输数据存储单元3 ;所述SpaceWire节点器件2发送传输数据存储单元3内的数据至SpaceWire网络，并返回发送状态至所述控制器I ;所述控制器I还监测所述SpaceWire节点器件2的运行状态和接收配置指令集，根据该配置指令集对所述SpaceWire节点器件2进行配置，具体的，在本实施例中，所述控制器I包括指令解析模块11、数据接收缓存模块12、SpaceWire节点控制模块13和SpaceWire网络传输模块14，其中，所述指令解析模块11解析所述数据接收指令、数据发送指令和配置指令集；所述数据接收缓存模块12根据指令解析模块的解析结果接收高速接口的数据，传输接收的数据至数据缓存单元4 ;所述SpaceWire网络传输模块14根据指令解析模块对数据发送指令的解析结果以及SpaceWire节点器件2发送数据的状态从所述数据缓存单元4传输数据至传输数据存储单元3，将传输数据的状态传输至Spaceffire节点控制模块13 ;所述SpaceWire节点控制模块13根据SpaceWire网络传输模块14传输数据的状态控制所述SpaceWire节点器件2发送传输数据存储单元3的数据至Spaceffire网络,还反馈发送数据的状态至所述SpaceWire网络传输模块14,该SpaceWire节点控制模块13还根据指令解析模块对配置指令集的解析结果配置所述SpaceWire节点器件。
[0019]请继续参阅图2,本实施例的SpaceWire节点装置的工作流程如下:
接收到数据接收指令时，所述指令解析模块11解析该数据发送指令，并将解析结果传输至所述数据接收缓存模块12，数据接收缓存模块12基于指令解析模块11的解析结果和“高速数据有效”的状态标识将有效的高速数据传输至数据接收缓存模块12，然后，数据接收缓存模块12向数据缓存单元4发出写数据控制指令，数据缓存单元4响应该指令而使得数据接收缓存单元12传输接收的高速数据至数据缓存单元4。
[0020]接收到数据发送指令时，所述指令解析模块11解析该数据发送指令，指令的解析结果比如包括传输至SpaceWire节点控制模块13的配置指令和传输至SpaceWire网络数据传输模块14的数据传输指令，Spaceffire节点控制模块13根据配置指令对SpaceWire节点器件3的传输速率和/或路由等进行配置。SpaceWire网络数据传输模块14根据所述数据传输指令从所述数据缓存单元4内读取数据至传输数据存储单元3 (在本实施例中，所述传输数据存储单元3采用乒乓缓存机制，所述控制器I按照乒乓操作的处理流程传输数据缓存单元4内的数据至传输数据存储单元3)，并将已经传输数据至传输数据存储单元3的结果传输至SpaceWire节点控制模块13, Spaceffire节点控制模块13根据该结果对SpaceWire节点器件3进行允许传输数据之类的配置；之后，Spaceffire节点器件2向传输数据存储单元3发出读数据的指令，传输数据存储单元3响应该指令而使得Spaceffire节点器件2从传输数据存储单元3读取数据并打包成SpaceWire协议数据包发送到SpaceWire网络上。传输完成之后,将传输数据的状态传输至SpaceWire节点控制模块
13,Spaceffire节点控制模块13传输该状态至SpaceWire网络数据传输模块14, Spaceffire网络数据传输模块14对该传输数据的状态进行判断，当传输数据的状态是“发送不成功”时，不从数据缓存单元4读取数据至传输数据存储单元3，当传输数据的状态是“发送成功”时，从数据缓存单元4内读取数据至传输数据存储单元3，并将传输结果传输至SpaceWire节点控制模块13, Spaceffire节点控制模块13配置SpaceWire节点器件2, Spaceffire节点器件2从传输数据存储单元读取数据并打包成SpaceWire协议数据包发送到SpaceWire网络上，如此循环，直至数据传输完成。
[0021]在本实施例中，SpaceWire节点器件2的配置可以通过配置指令集进行更改,更改的方式参见第一实施例的叙述，在此不再赘述。
[0022]综上所述，由于本发明包括控制器1、Spaceffire节点器件2和传输数据存储单元3，通过将来自高速接口的数据存入传输数据存储单元3，控制SpaceWire节点器件2将传输数据存储单元3内的数据传输至SpaceWire网络,所以,可以与SpaceWire路由网络进行通信和数据交互的功能，快速的将成熟产品(比如，现有来自LVDS接口)接入SpaceWire网络，降低新产品的开发周期和成本；另外，本发明还通过所述控制器监测所述SpaceWire节点器件的运行状态和接收配置指令集而对所述SpaceWire节点器件进行配置，这样，对通用SpaceWire节点装置的控制软件做适应性修改，可将大部分成熟载荷、数据处理器、大容量存储器等产品接入SpaceWire网络,使SpaceWire总线通信透明化,无需了解SpaceWire总线便可将已有产品扩展为SpaceWire节点设备。
【权利要求】
1.一种通用SpaceWire节点装置,其特征是:包括控制器、Spaceffire节点器件和传输数据存储单元，其中， 所述控制器接收数据接收指令，基于该数据接收指令接收高速接口的数据，传输接收的数据至所述传输数据存储单元； 所述控制器还接收数据发送指令，基于该数据发送指令和SpaceWire节点器件发送数据的状态控制所述SpaceWire节点器件发送所述传输数据存储单元内的数据至SpaceWire网络； 所述控制器还监测所述SpaceWire节点器件的运行状态和接收配置指令集，根据该配置指令集对所述SpaceWire节点器件进行配置。
2.根据权利要求1所述通用SpaceWire节点装置，其特征是:所述控制器包括指令解析模块、数据接收缓存模块和SpaceWire节点控制模块，其中， 所述指令解析模块解析所述数据接收指令、数据发送指令和配置指令集； 所述数据接收缓存模炔基于所述指令解析模块解析的数据接收指令的解析结果而接收所述高速接口的数据，并将接收的数据缓存至所述传输数据存储单元； 所述SpaceWire节点控制模块监测所述SpaceWire节点器件的运行状态，并根据解析模块对配置指令集的解析结果配置所述SpaceWire节点器件，还基于所述指令解析模块对数据发送指令的解析结果控制SpaceWire节点器件从传输数据存储单元读取数据向Spaceffire网络发送。
3.一种通用SpaceWire节点装置,其特征是:包括控制器、数据缓存单元、SpaceWire节点器件和传输数据存储单元，其中， 所述控制器接收数据接收指令，基于该数据接收指令接收高速接口的数据，传输接收的数据至数据缓存单元； 所述控制器还接收数据发送指令，基于该数据发送指令和SpaceWire节点器件发送数据的状态从所述数据缓存单元读取数据至所述传输数据存储单元； 所述SpaceWire节点器件发送传输数据存储单元内的数据至SpaceWire网络,并返回发送状态至所述控制器； 所述控制器还监测所述SpaceWire节点器件的运行状态和接收配置指令集，根据该配置指令集对所述SpaceWire节点器件进行配置。
4.根据权利要求3所述的通用SpaceWire节点装置，其特征是:所述控制器包括指令解析模块、数据接收缓存模块、SpaceWire节点控制模块和SpaceWire网络传输模块，其中， 所述指令解析模块解析所述数据接收指令、数据发送指令和配置指令集； 所述数据接收缓存模块根据指令解析模块的解析结果接收高速接口的数据，传输接收的数据至数据缓存单元； 所述SpaceWire网络传输模块根据指令解析模块对数据发送指令的解析结果以及SpaceWire节点器件发送数据的状态从所述数据缓存单元传输数据至传输数据存储单元，将传输数据的状态传输至SpaceWire节点控制模块； 所述SpaceWire节点控制模块根据SpaceWire网络传输模块传输数据的状态控制所述Spaceffire节点器件发送传输数据存储单元的数据至SpaceWire网络,还反馈发送数据的状态至所述SpaceWire网络传输模块, 该SpaceWire节点控制模块还根据指令解析模块对配置指令集的解析结果配置所述SpaceWire节点器件。
5.根据权利要求3或者4所述的通用SpaceWire节点装置，其特征是:所述传输数据存储单元采用乒乓缓存机制，所述控制器按照乒乓操作的处理流程传输数据缓存单元内的数据至传输数据存储单元 。
【文档编号】H04L12/40GK103684945SQ201210358274
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月25日 优先权日:2012年9月25日
【发明者】徐瑞瑞, 濮建福, 战辉 申请人:上海航天测控通信研究所