一種基于流水線的SpaceWire路由器研究

近年來，隨著SpaceWire總線技術在航天航空領域的不斷應用，SpaceWire路由器在理論和技術應用方面也得到了飛速發展。國外，歐洲航天局(ESA)已經將速度為200 Mb／s抗輻射的SpaceWire路由器應用到ESA的航天任務中。國內，目前對SpaceWire路由器的研究還處于初級階段，設計的SpaceWire路由器最高速度也只能達到100 Mb／s。為了提高路由器的傳輸速度，這里提出了一種基于流水線技術的SpaceWire路由器。

1 SpaceWire路由器概述
SpaceWire路由器由一定數量鏈接接口單元和路由單元構成。接口單元主要負責連接各SpaceWire接點，路由單元負責數據的路由交換。
1．1 SpaceWire數據鏈路層接口單元
SpaceWire數據鏈路接口主要由連接器、LVDS驅動器、編碼器、譯碼器、狀態機、收發FIFO以及主機接口組成，其結構如圖1所示。

發送器接收來自發送FIFO的數據，使用DS編碼技術編碼這些數據并且進行發送。接收器負責解碼DS(Din和Sin)信號產生N―Chars字符序列(data，EOP，EEP)，這些字符序列通過接收FIFO傳送給主機系統。
FIFO的使用簡化了數據鏈路與主機系統之間的接口。在系統復位以后，發送和接收FIFO都是空的。在鏈路連接建立以后，如果接收到FCT表明鏈路另一端允許向它發送數據，那么被寫入發送FIFO的數據將被發送。當接收FIFO內仍然有可用空間時，接收FIFO能夠接收數據。主機系統從接收FIFO中讀取數據。在FIFO全空或全滿以前，FIFO的半空或半滿標志會觸發處理器干預對FIFO的讀寫操作。這種機制能夠控制通過鏈路的數據流，使數據鏈路接口保持高速數據吞吐。
狀態機用來負責控制接口單元的整體操作，它會提供鏈路初始化，普通操作和錯誤服務。
1．2 SpaceWire路由器單元
為了簡化基于SpaceWire的通訊系統的復雜度，很重要的就是對SpaceWire路由單元的設計。如圖2所示，在圖中所設計的SpaceWire路由器中包括8個SpaceWire端口，即2個外部端口、1個內部配置端口、路由表、控制寄存器、狀態／錯誤寄存器、控制邏輯、無阻塞交互開關等。