一种用于星载设备间通信的SpaceWire总线节点控制器IP核的制作方法

本发明涉及航天设备通信总线的，特别涉及一种用于星载设备间通信的spacewire总线节点控制器ip核。

背景技术：

1、星载数据总线是航天器中各设备之间完成通信、数据交换和信息共享的通道。随着空间探测的发展，航天器携带的电子设备种类和数量越来越多，而不同设备采用不同接口，导致了设备间互联复杂，数据传输速度存在一定的瓶颈。因而，迫切需要一种高速、可靠、低复杂度的总线技术来解决星载设备互联问题。新型空间电子系统高速串行总线(spacewire)是由欧空局2003年推出的，是一种高速、高可靠性、低功耗、点对点、全双工、网络型串行总线。该总线通用性好，兼容高层协议，拓扑结构灵活，采用lvds技术使其具有很好的emc特性。特别是在错误检测与故障恢复、系统时钟发布等方面有很强的支持。

2、现有的spacewire总线节点控制器ip核存在如下问题：数据传输总线分为并行、串行两类，与并行总线相比，串行总线的通信距离更长，使用的硬件接口更为简单，体积更小，成本更低，灵活性更高，是航天器系统设计中的首选。目前已经成功应用于航天任务的常用串行通信标准包括：rs-422/rs-485、can、1553b、ieee1394等等。然而随着航天任务复杂度的不断增加，繁多的外围设备之间的数据传输需求已经超过现有外围总线的处理能力。虽然rs-422/rs-485及can的最大通信距离超过1km，但是它们存在通信速率慢的问题，同时由于其层次划分较为单一，升级比较困难；1553b同样存在上述问题，同时1553b航空级物理协议芯片bu61580价格过高，采用1553b总线接口将导致航天器系统的设计成本大幅升高。ieee1394虽然可以支持较高的速率，但是其工作方式为半双工，并且由于其所需电平较高，导致了其传输的功耗较高，并不适合航天器系统使用。针对上述问题，由欧洲宇航局最早提出了spacewire标准并开始了相关的研发工作。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种用于星载设备间通信的spacewire总线节点控制器ip核。

2、本发明所采用的技术方案是：所述用于星载设备间通信的spacewire总线节点控制器ip核包括：

3、amba总线模块，由ahb总线控制模块和apb总线控制模块构成；

4、两个phy模块，用于接收信号，对接收到的串行数据ds进行有效的提取，对每一位有效数据生成对应的标志信号；

5、两个数据接收模块，与两个phy模块一一对应，对经过phy模块处理的串行数据进行解码，根据配置信息决定对数据是否进行crc校验；

6、复合器模块，对两个数据接收模块送来的数据进行选通处理；

7、接收处理模块，对复合器模块送来的数据进行目的地址检查、描述符配置检查，检查数据是rmap格式数据还是常规数据，将检查后正确的数据存入缓存fifo中，并通过ahb总线控制模块通知上位机将缓存fifo中的数据取走，转存到上位机存储器中；

8、寄存器配置模块，通过apb端口与apb总线控制模块连接，负责对节点控制模块进行参数配置，配置内容包括节点地址、发送器时钟频率配置、中断使能、rmap使能、crc校验使能；

9、链路接口控制模块，检测两个数据接收模块与数据发送器模块之间的链路建立正确与否，检测到错误，复位链路，重新建立正确的连接；

10、发送处理模块，通过ahb总线控制模块把外部上位机分配的发送数据缓存区中的待发送数据取出来，根据配置要求决定是进行常规数据发送，还是进行rmap协议进行数据发送；

11、数据发送器模块：将发送处理模块发送过来的待发送数据进行并串转换，并进行ds编码，将数据发送到spacewire网络中去。

12、进一步，mba总线模块为amba2.0总线模块，构成amba2.0总线模块的ahb总线和apb总线完全遵从amba2.0标准协议要求。

13、进一步，phy模块支持以下三种数据恢复机制：自时钟恢复、单时钟沿采样恢复、双时钟沿采样恢复。

14、进一步，数据发送器模块采用单独的时钟，并可通过寄存器配置模块分频实现需要的时钟频率；同时，数据发送器模块支持单时钟沿发送和双时钟沿发送。

15、进一步，spacewire数据采用data-strobe编码发送。

16、本发明的有益效果是：由于本发明具有如下优点：

17、1、遵循ecss-e-st-50-12c和ecss-e-st-50-52c规范；

18、2、支持的总线通讯速率为可调节的2m位/秒--200m位/秒；

19、3、硬件逻辑实现信号层(signal level)、字符层(character level)、交换层(exchange level)、数据包层(packet level)；

20、4、接收phy支持3种数据恢复机制：自时钟恢复(self-clocking)、单时钟沿采样恢复(sampling single data rate)、双时钟沿采样恢复(sampling doubledata rate)；

21、5、数据发送器采用单独的时钟，并可通过寄存器配置，分频实现需要的时钟频率。同时，数据发送器支持单时钟沿发送(single data rate)和双时钟沿发送(double datarate)；

22、6、支持将ip配置成1个通路接收发送数据、或是2个通路接收发送数据；

23、7、spacewire数据采用ds(data-strobe)编码发送；

24、8、时间接口模块生成发往spacewire网络的系统时钟数据，存储从spacewire网络接收到的系统时钟数据；

25、9、遵从标准的amba2.0协议。

技术特征：

1.一种用于星载设备间通信的spacewire总线节点控制器ip核，其特征在于：所述用于星载设备间通信的spacewire总线节点控制器ip核包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于星载设备间通信的spacewire总线节点控制器ip核，其特征在于：amba总线模块（1）为amba2.0总线模块，构成amba2.0总线模块的ahb总线和apb总线完全遵从amba2.0标准协议要求。

3.根据权利要求1所述的一种用于星载设备间通信的spacewire总线节点控制器ip核，其特征在于：phy模块（2）支持以下三种数据恢复机制：自时钟恢复、单时钟沿采样恢复、双时钟沿采样恢复。

4.根据权利要求1所述的一种用于星载设备间通信的spacewire总线节点控制器ip核，其特征在于：数据发送器模块（9）采用单独的时钟，并可通过寄存器配置模块（6）分频实现需要的时钟频率；同时，数据发送器模块（9）支持单时钟沿发送和双时钟沿发送。

5.根据权利要求1所述的一种用于星载设备间通信的spacewire总线节点控制器ip核，其特征在于：spacewire数据采用data-strobe编码发送。

技术总结
本发明公开并提供了一种用于星载设备间通信的SpaceWire总线节点控制器IP核。本发明包括PHY模块、数据接收器模块、复合器模块、接收处理模块、发送处理模块、AMBA2.0总线模块、数据发送器模块、链路接口控制模块、寄存器配置管理模块。本发明应用于航天器数据通讯总线的技术领域。

技术研发人员：李光,高志婓,汤凡,马云龙,胡波,庞政,刘雯智,谢碧祺,龙云奇
受保护的技术使用者：珠海探宇芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29