RapidIO技术在星载电子系统中应用研究

发布时间：2022-08-11 15:37

　　为了满足航天器内部大容量、高速数据传输需求,提高航天器内部数据传输性能,需探索高速互连技术在航天器中的应用。在航天器中,总线起着举足轻重的作用,总线作为航天器内部各电子设备之间、电子设备内部的各板卡之间、板卡上的各个芯片之间的数据沟通桥梁,在电子设备之间传递数据和控制信号,维持航天器的正常工作。本文着力于解决现有航天总线传输速率低、可靠性差、纠错容错能力差以及灵活性不足,不能满足航天器内部大容量、高速数据传输需求等问题,研究RapidIO技术在星载电子系统中应用。RapidIO是嵌入式领域成熟的高速互连技术,已经过多次迭代,拥有优秀的生态系统,其标准化、模块化、通用化的特性能够有效解决现有航天器总线的不足,满足航天器内部数据传输需求。本文在充分调研RapidIO高速互连技术的基础上,对RapidIO的串行物理层协议进行了研究。首先调研了RapidIO的发展历史、国内国外的研究现状,并比较了Space Fibre、PCIe、以太网、RapidIO等标准,确立将RapidIO技术应用到星载电子系统中。其次研究了RapidIO标准的特点,掌握RapidIO技术的细节,RapidIO显著的优点... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 各类协议比较
    1.4 论文的主要工作以及章节安排
第2章 RapidIO协议概述
    2.1 规格层次
    2.2 数据包和控制符号
    2.3 包格式
    2.4 性能与包开销
    2.5 物理层
        2.5.1 数据包
        2.5.2 控制符号
        2.5.3 空闲序列(IDLE sequence)
    2.6 传输层
    2.7 逻辑层
    2.8 本章小结
第3章 物理编码子层设计
    3.1 K码、R码与A码
    3.2 空闲序列生成
        3.2.1 时钟补偿序列
        3.2.2 空闲序列1(IDLE1)
        3.2.3 伪随机序列(线性反馈移位寄存器,m序列)
    3.3 1x模式传输规则
    3.4 初始化
        3.4.1 1x模式初始化状态机
        3.4.2 通道同步状态机(Lane_Synchronization state machine)
    3.5 PCS层接收控制器
    3.6 PCS层发送控制器
    3.7 串行RapidIO接口图
    3.8 本章小结
第4章 串行协议子层设计
    4.1 串行协议子层协议概述
        4.1.1 包交换协议
        4.1.2 链路维护协议
        4.1.3 包传输协议
        4.1.4 链路初始化
        4.1.5 缓冲区状态维护
        4.1.6 嵌入的控制符号
        4.1.7 流量控制
        4.1.8 取消包
    4.2 CRC16
    4.3 CRC5
    4.4 本章小结
第5章 实现与验证
    5.1 RapidIO在星载电子系统中应用场景
    5.2 RapidIO串行物理层的实现
        5.2.1 基于RapidIO串行物理层的高速串行通信方案
        5.2.2 串行协议子层的实现
        5.2.3 物理编码子层的实现
        5.2.4 物理媒介附件子层的实现
    5.3 重要模块的仿真与验证
        5.3.1 1x模式初始化状态机仿真结果
        5.3.2 空闲序列生成模块仿真结果
        5.3.3 时钟补偿序列模块仿真结果
        5.3.4 通道同步状态机仿真结果
    5.4 FPGA验证
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]2019年世界航天发展重要进展[J]. 方勇.  卫星应用. 2020(01)
[2]国外航天电子系统模块化架构发展概述[J]. 刘红军,方芳.  国际太空. 2019(03)
[3]基于RapidIO的星载交换机的设计与实现[J]. 孟繁成,乔庐峰,陈庆华.  通信技术. 2019(03)
[4]TI DSP RapidIO接口的设计与实现[J]. 邓豹.  航空计算技术. 2018(06)
[5]一种SRIO交换器内部网络设计[J]. 胡孔阳,韩琼磊,顾大晔.  微电子学与计算机. 2018(09)
[6]基于CPS1616的RapidIO交换单元设计与实现[J]. 曹鑫,刘海.  中国战略新兴产业. 2018(36)
[7]一种基于RapidIO总线的高速图像数据传输设计[J]. 李宾,刘鑫,杨文良,刘昌杰.  航天控制. 2018(01)
[8]硬件加速系统中的PCIe-SRIO桥技术[J]. 许家麟,韩思齐,孙宁霄,吴琼之.  电子设计工程. 2017(15)
[9]RapidIO技术在雷达系统中的FPGA实现[J]. 易锋,朱德智,史鸿生.  科技视界. 2016(14)
[10]基于DSP和FPGA的串行RapidIO系统性能测试与分析[J]. 饶坤.  信息与电子工程. 2012(06)

硕士论文
[1]基于SRIO的数据记录装置的设计和实现[D]. 杨志文.中北大学 2019
[2]串行RapidIO物理层数字系统设计[D]. 任雪倩.北京交通大学 2016
[3]基于FPGA的多功能接口模块设计[D]. 王卫.南京理工大学 2013
[4]基于FPGA的RapidIO总线接口设计、验证与实现[D]. 刘云鹏.西安电子科技大学 2013
[5]10GE-RapidIO网关的设计与实现[D]. 张松岭.中国舰船研究院 2012
[6]RapidIO IP核的软硬件协同设计与验证方法研究[D]. 郭海英.西安石油大学 2011
[7]RapidIO高速互连接口PCS层的设计与验证[D]. 黄宇浩.国防科学技术大学 2010



本文编号：3674924