一种基于流水线的SpaceWire路由器研究

近年来，随着SpaceWire总线技术在航天航空领域的不断应用，SpaceWire路由器在理论和技术应用方面也得到了飞速发展。国外，欧洲航天局(ESA)已经将速度为200 Mb／s抗辐射的SpaceWire路由器应用到ESA的航天任务中。国内，目前对SpaceWire路由器的研究还处于初级阶段，设计的SpaceWire路由器最高速度也只能达到100 Mb／s。为了提高路由器的传输速度，这里提出了一种基于流水线技术的SpaceWire路由器。

1 SpaceWire路由器概述
SpaceWire路由器由一定数量链接接口单元和路由单元构成。接口单元主要负责连接各SpaceWire接点，路由单元负责数据的路由交换。
1．1 SpaceWire数据链路层接口单元
SpaceWire数据链路接口主要由连接器、LVDS驱动器、编码器、译码器、状态机、收发FIFO以及主机接口组成，其结构如图1所示。

发送器接收来自发送FIFO的数据，使用DS编码技术编码这些数据并且进行发送。接收器负责解码DS(Din和Sin)信号产生N―Chars字符序列(data，EOP，EEP)，这些字符序列通过接收FIFO传送给主机系统。
FIFO的使用简化了数据链路与主机系统之间的接口。在系统复位以后，发送和接收FIFO都是空的。在链路连接建立以后，如果接收到FCT表明链路另一端允许向它发送数据，那么被写入发送FIFO的数据将被发送。当接收FIFO内仍然有可用空间时，接收FIFO能够接收数据。主机系统从接收FIFO中读取数据。在FIFO全空或全满以前，FIFO的半空或半满标志会触发处理器干预对FIFO的读写操作。这种机制能够控制通过链路的数据流，使数据链路接口保持高速数据吞吐。
状态机用来负责控制接口单元的整体操作，它会提供链路初始化，普通操作和错误服务。
1．2 SpaceWire路由器单元
为了简化基于SpaceWire的通讯系统的复杂度，很重要的就是对SpaceWire路由单元的设计。如图2所示，在图中所设计的SpaceWire路由器中包括8个SpaceWire端口，即2个外部端口、1个内部配置端口、路由表、控制寄存器、状态／错误寄存器、控制逻辑、无阻塞交互开关等。