[发明专利]一种基于FPGA的SpaceFibre节点IP核

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的SpaceFibre节点IP核，所述IP核包括：管理层、数据链路层、通道层和物理层；所述管理层，用于将上层的命令配置到各层中的命令寄存器，并供上层读取各层状态寄存器的状态；所述数据链路层，用于当节点处于发送方时，实现各类数据的基于QoS的发送调度、流量控制和基于FDIR机制的错误恢复，当节点处于接收方时，实现各类数据的接收和确认；所述通道层，用于实现与其它节点的通道的连接控制，对数据链路层发送的数据进行编码，对发送给数据链路层的数据进行解码；所述物理层，用于利用物理媒介完成串行数据流的发送和接收，通过参数配置实现发送和接收的串并转换，提供接收时的时钟恢复。

技术领域

本发明涉及航天工程领域，具体涉及用于航天空间任务中各类载荷之间的数据传输和网络互联的IP核，特别涉及一种基于FPGA的SpaceFibre节点IP核。

背景技术

随着航天技术的不断发展，航天任务复杂性的提升，航天数据向大规模、多样性和高速的方向发展。传统的互联总线如1553B总线、CAN总线、RS485总线越来越难以满足现在和未来的航天数据处理的需求。SpaceWire是ESA(欧空局)颁布的总线协议，相对传统的总线，速率有明显的提升，最高可以达到400Mbps。但是由于工程应用中数据量的提升，以及SpaceWire自身的机制问题，如对发送的数据没有确认机制，不能提供可靠的高速传输。ESA又发布新一代的SpaceFibre总线协议，是SpaceWire之后的升级版，支持通过路由组网，支持点对点传输时，串行传输速率最高可达6.25Gbps。同时SpaceFibre提供了虚拟通道机制，可以分类传输不同传输需求的数据；提供了QoS(Quality of Service)机制，能为不同类型的数据提供不同优先级的调度服务；提供了FDIR(Fault Detection,Isolation andRecovery)机制，能够及时地进行错误恢复。

目前对SpaceFibre协议尚处于研究阶段，没有产品化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，设计了一款便于移植的SpaceFibre Codec IP核节点，该IP实现了四个虚拟通道缓存和单通道的功能，底层可以采用FPGA内的GTX IP核资源，便于在FPGA上移植和实现。该IP核提供了管理接口，可以进行参数配置和状态机读取。该IP核能够作为星载设备的接口，将星载数据发送到SpaceFibre的路由网络中进行路由，通过路由网络实现大规模星载设备的互联。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于FPGA的SpaceFibre节点IP核，该IP核能够作为星载设备的接口进行高速数据传输，或者接入SpaceFibre的路由网络中进行路由，通过路由网络实现大规模星载设备的互联；所述IP核包括：管理层、数据链路层、通道层和物理层；

所述管理层，用于将上层的命令配置到各层中的命令寄存器，并供上层读取各层状态寄存器的状态；

所述数据链路层，用于当节点处于发送方时，实现各类数据的基于QoS的发送调度、流量控制和基于FDIR的错误恢复，当节点处于接收方时，实现各类数据的接收和确认；

所述通道层，用于实现与其它节点的通道的连接控制，对数据链路层发送的数据进行编码，对发送给数据链路层的数据进行解码；

所述物理层，用于利用物理媒介完成串行数据流的发送和接收，通过参数配置实现发送和接收的串并转换，提供接收时的时钟恢复。

作为上述系统的一种改进，所述管理层包括：命令配置模块和状态读取模块；

所述命令配置模块，用于在初始化时，把接收到的上层配置命令包解包后，配置到各个命令寄存器，给各个层提供配置参数；

所述状态读取模块，用于在运行时，把各层的各个状态寄存器的变化组成状态包写入状态缓存，以供上层读取各个状态寄存器的最新状态，及时地获取节点最新的运行状态；