基于AT7910芯片的SpaceWire总线设计.pdf

在分析文件《基于AT7910芯片的SpaceWire总线设计.pdf》时，我们需要详细梳理文件中提及的关键技术和概念，如SpaceWire总线技术、AT7910芯片特点、以及基于FPGA的电路设计实现等。 SpaceWire总线是一种专门为航天工程设计的高速数据传输总线技术。它由欧洲航天局（ESA）与美国国家航空航天局（NASA）等组织合作开发，旨在解决传统星载数据总线在数据传输速率和处理复杂数据上的不足。SpaceWire总线相较于传统的CAN总线和1553总线，在数据传输速率上有着显著优势。此外，以太网虽然速度很快，但主要因其光纤传输的特殊性限制了其在航天工程中的普适性。 SpaceWire总线具有多个技术优点，包括高速度、低成本、高容错性以及灵活性。它的数据传输速率可以根据需求进行调节，有利于降低航天产品的功耗。SpaceWire使用独特的数据-选通编码（D/S编码），通过在差分对上分别发送串行数据信号和选通信号，实现时钟恢复，避免了锁相环的需要。此外，SpaceWire总线可在单个芯片上实现LVDS组件，提供容错特性。 SpaceWire总线标准涵盖了六个层次：物理层、信号层、字符层、交换层、数据包层和网络层。这些层次分别规定了总线的物理构造、信号电平信号编码、数据流和控制字、处理复杂链路协议和数据流向规则以及通信网络。 在总线网络构造方面，SpaceWire采用分组交换结构，并利用虫洞路由交换机在各个链路之间传输数据包。而AT7910芯片是由University of Dundee设计的，专门用于SpaceWire通信。该芯片支持基于无阻塞交叉交换结构的路由，能够灵活地将任意输入端口连接到任意输出端口，满足SpaceWire标准。 此外，AT7910芯片具有外部并行端口共31个，分别具有输入和输出FIFO各1个，型号为XC2V3000的控制逻辑单元。在电路设计方面，硬件部分利用FPGA来实现数据组织管理和通信控制功能。本设计选用的FPGA芯片是XILINX公司的Virtex-2系列。 SpaceWire网络在航天器中扮演着重要角色，它将各种仪器、大容量存储器、处理器、下行遥测以及其他星载子系统连接起来，确保了数据处理和传输的高效性和可靠性。通过构建点对点的数据链路，可以实现单机与多个载荷之间的通信。同时，利用路由交换机，可以构建星型网络结构，实现整个通信网络的交互。 基于AT7910芯片的SpaceWire总线设计文档详细介绍了该技术的背景、构造原理、技术特点以及在航天通信中的应用。同时，文档通过实例展示了如何利用FPGA实现SpaceWire通信的电路设计，提供了硬件实现的详细方案，并通过实测结果验证了设计的有效性。