基于时间触发的SpaceWire网络传输机制及调度算法设计

发布时间：2017-09-14 15:39

  本文关键词：基于时间触发的SpaceWire网络传输机制及调度算法设计

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【摘要】：SpaceWire总线是由欧空局(ESA)基于IEEE1355和ANSI/TIA/EIA-644商业标准推出的一种专门面向航天应用的专用通信标准。因其具有串行、双向全双工、全数字、高速(200MHz)、带路由器的拓扑结构等特点,在航天工业界具有广阔的应用前景。但传统SpaceWire只支持事件触发消息,在事件触发网络中,所有端系统均根据应用的运行情况随机发送数据,缺乏事前规划,容易造成网络资源冲突和链路阻塞。多个端系统进行数据传输时,由于网络节点对网络资源的争用导致信息传输时延无法确定,事件触发方式无法保证通信延迟和时间抖动的确定性,即无法为特定业务提供服务质量保障,这对于航空器重要信息的传输是难以容忍的。为克服SpaceWire传输时延无法确定这一应用瓶颈,本文在传统SpaceWire基础上,引入时间触发协议(TTP,Time-Triggered Protocol),使其能够为特定业务提供严格的服务质量保证。本文在对应用于航天领域的各种总线分析比较的基础上,在分析传统SpaceWire总线的国内外技术现状与实现原理的基础上,提出时间触发SpaceWire网络(TTS,Time-Triggered SpaceWire)网络结构;深入研究TTS网络关键技术,主要包括分层结构、系统组成、TT业务及ET业务分组传输原理;改进了TT业务时间分配调度算法,创新性地提出了TT业务的抢占传输模式及ET业务的断续传输模式;针对TTS端系统和交换机,提出一种总体框架设计,并详细划分了各个功能模块;建立了TTS网络仿真模型,对TT业务时间分配调度算法、TT业务的抢占及ET业务的断续传输模式进行了模拟仿真,根据仿真结果分析了此设计方案的可行性。
【关键词】：SpaceWire 时间触发 调度算法 断续传输
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V443.1;TN915.85
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 星载数据总线15-17
• 1.2.1 星载数据总线要求15
• 1.2.2 常用数据总线简介15-17
• 1.3 国内外研究现状17-19
• 1.3.1 国外研究背景17-19
• 1.3.2 国内研究背景19
• 1.4 本文主要内容及结构19-22
• 第二章 SpaceWire协议22-38
• 2.1 SpaceWire协议体系22-23
• 2.2 SpaceWire协议简介23-38
• 2.2.1 物理层23-24
• 2.2.2 信号层24-25
• 2.2.3 字符层25-27
• 2.2.4 交换层27-31
• 2.2.5 数据包层31-32
• 2.2.6 网络层32-38
• 第三章 时间触发SpaceWire传输机制38-56
• 3.1 TT消息和ET消息38-40
• 3.2 TT消息的传输及时间分配调度算法40-50
• 3.2.2 时间窗口41-42
• 3.2.3 矩阵周期和基本周期42-43
• 3.2.4 时间分配调度表生成方法43-46
• 3.2.5 上述调度算法的缺点和改进46-47
• 3.2.6 算法改进策略47-50
• 3.3 ET消息的传输50-52
• 3.4 TT业务的抢占及ET业务的断续传输模式52-56
• 第四章 TTS端系统与交换机的设计56-80
• 4.1 TTS端系统设计56-69
• 4.1.1 主机层56-57
• 4.1.2 时间触发控制层57-58
• 4.1.3 TTS控制模块58
• 4.1.4 TTS编解码器58-69
• 4.2 TTS交换机设计69-80
• 4.2.1 输入单元和输出单元70-73
• 4.2.2 交换单元73-80
• 第五章 仿真验证80-88
• 5.1 仿真环境的搭建80
• 5.2 仿真分析过程及结果80-88
• 5.2.1 状态控制模块及定时器模块仿真81-83
• 5.2.2 调度过程仿真83-85
• 5.2.3 TT业务的抢占及ET消息的断续传输模式仿真85-88
• 结束语88-90
• 参考文献90-92
• 致谢92-94
• 作者简介94-95

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本文编号：850850