[发明专利]一种基于DS编码的并行接收方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于DS编码的并行接收方法，实现了一种应用在Spacewire节点控制器中的4位串并数据转换器和4位并行数据接收器。 

背景技术

随着航天技术的发展以及航天应用的进一步深入，对航天器的在轨数据处理及交互能力提出了越来越高的要求。Spacewire是欧空局（ESA）为了解决上述需求而推出的一种总线标准，具有高性能、低功耗、高可靠等特点，目前己经成功地应用在多个空间任务中。Spacewire采用Data-Strobe（DS）编码技术，发送时数据由Data信号直接传输，每相邻两位Data信号相同时Strobe信号发生变化。接收时Data信号与Strobe信号相异或得到的时钟信号作为接收数据信号的时钟。采用DS编码之后，解码器的两种主流解决方案：一种是采用符合采样定理的传统的采样方法即高频时钟信号采样低频数据信号，但需要一个高频的时钟，一般是通过锁相环来提供，增加时钟锁相环资源会增加系统的资源增大设计复杂度；另外一种是通过时钟恢复技术。目前普遍采用的是时钟恢复技术。采样这种技术必然面临两个问题，一个是数据在异步时钟域中交互的可靠性问题，另一个是将数据变为并行数据后的解码问题。 

发明内容

为了克服时钟恢复技术在异步时钟域中交互的可靠性问题的不足，本发明提供一种基于DS编码的并行接收方法，在系统不增加时钟锁相环资源的情况下，用低频的系统时钟来接收高频的发送数据。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤： 

1）将一个Data-Strobe（DS）码流中的Data信号和Strobe信号相异或生成时钟信号，该时钟信号作为采样数据信号的时钟； 

2）用DS异或生成的时钟信号的上升沿对数据信号进行采样，每采样N位为一组数据；用时钟信号的下降沿对数据信号进行采样，每采样N位为一组数据；用一个模N的计数器做采样标识；对于数据分组是根据数据指令编码的格式来确定N为几，对于Spacewire节点控制器的解码器来说，最小的控制字符为4，所以本发明中的串并转换器是4位的； 

3）将上升沿采样和下降沿采样的数据按照先后顺序位与位交替存储，存储后以2N位为一组数据；通过上述的模N计数器将这2N位的数据分为每N位一组； 

4）将交替存储后分解的N位数据通过接收装置的系统工作时钟和三级寄存器进行三级同步，消除异步时钟域中数据交换的亚稳态； 

5）在所述的计数器非零时生成一个数据有效指示信号； 

6）将该数据有效指示信号通过接收装置系统工作时钟经过三级寄存器进行三级同步； 

7）将同步后的数据信号和数据有效指示信号进行并行数据解码接收，通过一个状态机实现。 

状态机的第一个状态是Detect_CtrlChar，也就是复位后初始状态，如果接收到的4位数据是控制字符（ESC、FCT、EOP或EEP）则，仍然保持在该状态，其他情况跳转到下一状态CargoBit4； 

状态机的第二个状态是CargoBit4：表示节点已经接收到4个字符位；该状态下①若在前一状态CargoBit10时检测到数据字符，则不做任何操作，直接转移至CargoBit8，②若停留在该状态期间检测到数据或时间码，也不做任何操作，直接转移至CargoBit8，③若检测到控制字符，则停留在该状态；可能接收到控制字符，不可能接收到数据和时间码；可以检测所有字符； 

CargoBit8：表示节点已经收到8个字符位；该状态下，收到的8个字符位是数据字符（或时间码的数据部分）的前8位，从而必然接收到数据或时间码，不可能接收到控制字符；检测到数据或控制字符（但不知是什么控制字符，因为只检测到控制位'1'，下同），不可能检测到时间码；无条件转移到CargoBit2； 

CargoBit2：表示节点收到2个字符位；该状态下①若在前一状态CargoBit8时检测到数据字符，则不做任何操作，直接转移至CargoBit6，②若检测到控制字符（但不知是什么控制字符），则停留在该状态，③若检测到数据或时间码，则转移至CargoBit6；若检测到控制字符（但不知是什么控制字符），则对具体是什么控制字符不做检测，直接接收；不可能接收到数据或时间码； 

CargoBit6：表示节点收到6个字符位；该状态下，必是节点已经检测到数据或时间码,收到的6个字符位是数据字符（或时间码的数据部分）的前6位；不做任何操作，无条件转移至CargoBit10；