[发明专利]基于FPGA实现具有SPW接口的专网地检装置及方法

说明书

本发明公开一种基于FPGA实现具有SPW接口的专网地检装置及方法，主要解决现有技术无法实现地面检测的问题。本发明的装置包括检测系统和FMC扩展槽，且检测系统通过FMC扩展槽与外部的专用交换网络设备相连。该检测系统通过FPGA实现，其包括以太网媒体访问控制处理器、帧整形模块、端口轮询模块、端口处理模块、SPW接口模块和DS信号采样模块，通过这些模块实现接收以太网帧，将其转换成专用帧数据后，再编码成DS信号从FMC扩展槽发送出去，并接收SPW链路上的数据将其转换为以太网帧，发送给以太网设备。本发明具有可移植性好、信号采样准确稳定、可实现DS信号跨板传输的优点，可用于以太网协议与SPW协议适配。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种专用交换网络的地检装置，可用于以太网设备与SpaceWire设备桥接。

背景技术

在计算机技术和微电子技术高速发展的同时，星载数据总线也不断完善并取得突破性进展，目前国内外已知的或者有计划应用在星上的数据总线主要包括：RS-422/485,CAN,MIL-STD-1553,IEEE1355,FDDISFODB,PFODB MIISTD-1773,OBDH,IEEE1394,SpaceWire,FibreChannel,Enthernet,12C等。但由于一些航天器素材和设备制造商使用其专用的通信接口进行单元间通信，导致了航天器上会使用多种不同的通信链路，增加了成本并且延长了航天器集成和测试所需的时间。SpaceWire缩写为SPW，其具有高速，低功耗，相对较低的实施成本和架构灵活的特性，可以支持空间数据处理。SpaceWire总线提供了高速的全双工数据链路，能够将仪器，大容量存储器，处理器，下行遥测这些SpaceWire设备连接在一起，速度可达2Mbits/s至200Mbits/s。可以构建数据处理网络以适应使用点对点数据链路和路由交换机的特定应用。

航天东方红卫星有限公司提出的专利申请“一种CAN总线与SpaceWire总线的协议转换器”(申请日：2011.08.17，申请号：201120299887.0，公告号：CN 202190284U)中公开了一种CAN总线与SpaceWire总线的协议转换设备，其中中央处理器与CAN总线控制器相连，可以接收由CAN总线数据帧，将其转换成SpaceWire总线数据帧并输出到SpaceWire接口逻辑模块；中央处理器与SpaceWire接口逻辑模块相连，可以接收由SpaceWire接口逻辑模块输入的SpaceWire总线数据帧，将其转换成CAN总线数据帧输出到CAN总线控制器，从而实现了双方协议的转换。

该方法的不足之处在于，航空航天设备大多采用CAN总线，而目前大多数商用SOC，其使用的点对点接口为以太网IEEE802.3协议，没有实现通用设备和航空航天设备的互联，从而无法实现地面检测。若在此基础上额外添加转换装置则会造成开销过大、资源紧张的问题。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，在不增加开销和资源的前提下，提供一种基于FPGA实现具有SPW接口的专网地检装置及方法，以实现以太网设备与SpaceWire设备的连接，将标准以太网数据帧IEEE 802.3帧转换成非标格式帧按照SpaceWire协议发送，实现对整个交换网络的测试，同时接收来自SpaceWire交换网络的专用格式帧，将其恢复成标准以太网帧传输到以太网设备。

本发明的技术思路是：在FPGA内实现RGMII接口用于收发以太网帧，在接收到RGMII格式的数据帧之后对其进行位宽转换和格式适配，产生符合SpaceWire交换网络内部要求的专用格式帧，并通过输出轮询连接到相应的SpaceWire接口上；通过在片内实现SpaceWire接口，可以对数据进行编码发送给SpaceWire设备，同时通过采用一种高效率DS采样方法对SpaceWire链路上传输的串行信号进行采样，得到准确、稳定的DS信号；通过SpaceWire接口对DS信号进行解码操作恢复出并行数据，再通过帧整形和位宽转换得到以太网数据帧，经由RGMII接口发送给以太网设备；通过对比以太网设备发送和接收到的数据帧是否满足要求从而达到对专用交换网络功能地面检测的目的。