CN111130691B - 一种星载异步速率通信匹配装置 - Google Patents

一种星载异步速率通信匹配装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111130691B
CN111130691B CN201911108108.1A CN201911108108A CN111130691B CN 111130691 B CN111130691 B CN 111130691B CN 201911108108 A CN201911108108 A CN 201911108108A CN 111130691 B CN111130691 B CN 111130691B
Authority
CN
China
Prior art keywords
interface
speed
module
data
cache
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911108108.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111130691A (zh
Inventor
尹亮
李红宝
王淦
王雪宾
何钐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aerospace Dongfanghong Satellite Co Ltd
Original Assignee
Aerospace Dongfanghong Satellite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aerospace Dongfanghong Satellite Co Ltd filed Critical Aerospace Dongfanghong Satellite Co Ltd
Priority to CN201911108108.1A priority Critical patent/CN111130691B/zh
Publication of CN111130691A publication Critical patent/CN111130691A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111130691B publication Critical patent/CN111130691B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056—Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0067—Rate matching
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/50—Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Communication Control (AREA)

Abstract

一种星载异步速率通信匹配装置，包括：高速VML接口输入模块、高速并行DDR组缓存模块、LVDS接口输出模块、电源管理分配模块、FPGA中心处理模块、对外SPI接口模块；通过对外SPI接口，接收控制指令信息并提供给FPGA中心处理模块，FPGA中心控制模块还通过高速VML接口输入模块接收从VML接口输入的短时高速率数据，短时高速率数据进入FPGA中心控制模块进行缓冲，再将数据送入高速并行DDR组缓存模块进行缓存，最后根据收到的控制指令信息，通过LVDS接口输出模块完成LVDS接口的数据实时或延时输出，电源管理分配模块用于其它各个模块的供电及电源控制。本发明能实现短时高速数据接口与低速数据接口的通信速率匹配，且可适应的匹配速率范围宽。

Description

一种星载异步速率通信匹配装置
技术领域
本发明提出的一种星载异步速率通信匹配装置，主要在星载数据传输系统中应用。
背景技术
基于对卫星载荷数据传输平台的充分了解和认识，伴随着单个卫星系统承担业务的复杂化和多样化，为解决同一颗卫星上需要传输的数据量差别巨大(短时高速与长时低速并存)的现状，在平台的资源配比处在一个合理位置的情况下，一般将不同的载荷业务数据，通过不同速率的接口传输到整星的数据传输设备，最后采用同一个无线通道下传到地面，这就导致了星上数据传输接口中必然存在异步速率通信匹配装置，以适应星上业务数据量差别巨大的现状。现有的传输接口转换电路，多用于电气特性及有效信号路数的转换，不涉及不同速率的匹配，典型的例如TLK2711转Camera-Link，当星上载荷的数据量特点为短时高速，且星载对地传输通道速率较低时，该方法不能很好的适应，另外从星载对地传输通道资源消耗(平台尺寸、重量)方面来考虑，传统的转换电路灵活性也需要进一步提高。
发明内容
本发明技术解决的问题是：克服低速星地无线通道下，星载高速数据接口和低速数据接口的通信速率匹配，提供一种匹配速率范围宽的异步速率通信匹配装置。
本发明的技术解决方案是：
一种星载异步速率通信匹配装置，包括：高速VML接口输入模块、高速并行DDR组缓存模块、LVDS接口输出模块、电源管理分配模块、FPGA中心处理模块以及对外SPI接口模块；
通过对外SPI接口，接收控制指令信息并提供给FPGA中心处理模块，FPGA中心控制模块还通过高速VML接口输入模块接收从VML接口输入的短时高速率数据，短时高速率数据进入FPGA中心控制模块进行缓冲，再将数据送入高速并行DDR组缓存模块进行缓存，最后根据收到的控制指令信息，通过LVDS接口输出模块完成LVDS接口的数据实时或延时输出，电源管理分配模块用于其它各个模块的供电及电源控制。
进一步的，从VML接口输入的短时高速率数据为VML电平串行数据流。
进一步的，FPGA中心处理模块，包括接口驱动逻辑单元、时钟管理单元、FPGA中心控制状态机以及高速数据缓冲区；
其中，时钟管理单元提供时钟信号，接口驱动逻辑单元与对外SPI接口模块的通信，完成控制指令信号的物理传输，高速数据缓冲区与高速VML接口输入模块以及高速并行DDR组缓存模块进行通信，将高速VML接口输入模块送入的短时高速率数据进行缓冲，完成高速数据缓存前的预处理，再将数据送入高速并行DDR组缓存模块进行缓存；FPGA中心控制状态机完成装置整个过程的闭环控制。
进一步的，FPGA中心控制状态机拥有4个状态，分别是：
S0：初始等待状态；
S1：高速数据接收状态；
S2：数据缓存完成状态；
S3：缓存输出状态。
进一步的，FPGA中心控制状态机共有7个触发条件分别为t0-t6，具体为：
t0：未检测到同步码SP；
t1：首次检测到同步码SP；
t2：缓存写满或者持续20s未检测到同步码SP；
t3：缓存没有写满或者持续检测到同步码SP；
t4：收到丢弃缓存指令或复位指令；
t5：收到输出缓存指令；
t6：缓存为空或者收到输出停止指令。
进一步的，通信匹配装置的初始状态为等待，检测高速输入口的数据输入，即S0状态，当首次检测到符合协议要求的同步码后，即t1条件，进入缓存接收状态S1，持续将高速数据写入缓存，在缓存写满或者持续20s没有检测到同步码SP时，即t2条件，当次缓存数据接收完成，即S2状态，等待下一步指令，如果收到丢弃缓存或者复位指令，即t4条件，则系统重新进入等待状态S0，如果收到输出缓存指令，即t5条件，则进入缓存输出状态S3，通过LVDS接口输出缓存数据，当缓存为空或者收到输出停止指令时，即t6条件，重新进入初始等待状态S0，整个控制完成闭环。
进一步的，所述高速输入口采用的是VML接口，包括TLK2711、TLK3101或SLK2501，且该高速输入口输入的是高速串行数据，速率范围为1.6～2.5Gbps。
进一步的，高速数据流通过FPGA片内FIFO对数据进行输出位宽及格式的处理，在时钟管理单元及控制状态机的配合下，写入DDR组缓存，所述的高速并行DDR组缓存模块，利用6片容量为8Gbit的DDR3芯片，完成最高48Gbit的数据缓存。
进一步的，所述的LVDS接口输出模块，采用四线制LVDS接口，作为适配速率输出接口，速率范围为30-450Mbps可设置。所述的对外SPI接口模块，采用四线制SPI接口，作为对外交互控制接口，用来传输外部的控制指令以及自身的状态信息。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用了VML接口作为高速数据输入接口，缓存采用了48Gbit容量的DDR组，使得接口速率高达2.5Gbps时，仍能有效的完成数据的缓存。
(2)本发明采用了LVDS接口作为适配速率输出接口，LVDS接口的灵活性，使得适配输出的速率范围宽达30-450Mbps，能适应不同速率的星地直传通道。
(3)本发明结构简单，集成度高，特别高速接口及高速缓存模组的控制利于在FPGA中实现。
附图说明
图1为星载异步速率通信匹配装置组成框图；
图2为匹配装置FPGA控制状态机逻辑框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出的一种星载异步速率通信匹配装置，包括：高速VML接口输入模块、高速并行DDR组缓存模块、LVDS接口输出模块、电源管理分配模块、FPGA中心处理模块以及对外SPI接口模块；
通过对外SPI接口，接收控制指令信息并提供给FPGA中心处理模块，FPGA中心控制模块还通过高速VML接口输入模块接收从VML接口输入的短时高速率数据，短时高速率数据进入FPGA中心控制模块进行缓冲，再将数据送入高速并行DDR组缓存模块进行缓存，最后根据收到的控制指令信息，通过LVDS接口输出模块完成LVDS接口的数据实时或延时输出，电源管理分配模块用于其它各个模块的供电及电源控制。
从VML接口输入的短时高速率数据为VML电平串行数据流。
FPGA中心处理模块，作为系统的中心处理单元，完成了整个系统的时钟管理，使各个部分均能稳定有效的运行，并在缓存流程状态机的控制下，接收来自接口电路的指令，对高速数据进行数据缓冲、同时接收配置命令，以设置的速率将缓存的数据进行输出，完成整个系统的闭环管理。
具体的，FPGA中心处理模块，包括接口驱动逻辑单元、时钟管理单元、FPGA中心控制状态机以及高速数据缓冲区；
其中，时钟管理单元提供时钟信号，接口驱动逻辑单元与对外SPI接口模块的通信，完成控制指令信号的物理传输，高速数据缓冲区与高速VML接口输入模块以及高速并行DDR组缓存模块进行通信，将高速VML接口输入模块送入的短时高速率数据进行缓冲，完成高速数据缓存前的预处理，再将数据送入高速并行DDR组缓存模块进行缓存；FPGA中心控制状态机完成装置整个过程的闭环控制。
如图2所示，匹配装置中心控制状态机拥有4个状态，分别是：
S0：初始等待状态
S1：高速数据接收状态
S2：数据缓存完成状态
S3：缓存输出状态
中心控制状态机共有7个触发条件分别为t0-t6，具体为：
t0：未检测到同步码SP
t1：首次检测到同步码SP
t2：缓存写满或者持续20s未检测到同步码SP
t3：缓存没有写满或者持续检测到同步码SP
t4：收到丢弃缓存指令或复位指令
t5：收到输出缓存指令
t6：缓存为空或者收到输出停止指令
整个系统的初始状态为等待，检测高速输入口的数据输入(S0)，当首次检测到符合协议要求的同步码(t1)后，系统进入缓存接收状态(S1)，持续将高速数据写入缓存，在缓存写满或者持续30s没有检测到同步码SP(t2)时，系统当次缓存数据接收完成(S2)，等待下一步指令，如果收到丢弃缓存或者复位指令，则系统重新进入等待状态S0，如果收到输出缓存指令(t5)，则系统进入缓存输出状态(S3)，通过LVDS接口输出缓存数据，当缓存为空或者收到输出停止指令(t6)时，系统重新进入初始等待状态(S0)，整个控制系统完成闭环。
本发明中，高速数据流通过FPGA片内FIFO对数据进行输出位宽及格式的处理，在时钟管理单元及控制状态机的配合下，写入DDR组缓存，所述的高速并行DDR组缓存模块，利用6片容量为8Gbit的DDR3芯片，完成最高48Gbit的数据缓存。
优选的，LVDS接口输出模块，采用四线制LVDS接口，作为适配速率输出接口，速率范围为30-450Mbps可设置。
优选的，对外SPI接口模块，采用四线制SPI接口，作为对外交互控制接口，用来传输外部的控制指令以及自身的状态信息。
优选的，高速输入口采用的是VML接口，包括TLK2711、TLK3101或SLK2501，且该高速输入口输入的是高速串行数据，速率范围为1.6～2.5Gbps。
本发明结构简单，集成度高，特别高速接口及高速缓存模组的控制利于在FPGA中实现，实现短时高速数据接口与低速数据接口的通信速率匹配，且可适应的匹配速率范围宽。

Claims (5)

1.一种星载异步速率通信匹配装置，其特征在于包括：高速VML接口输入模块、高速并行DDR组缓存模块、LVDS接口输出模块、电源管理分配模块、FPGA中心处理模块以及对外SPI接口模块；
通过对外SPI接口模块，接收控制指令信息并提供给FPGA中心处理模块，FPGA中心处理模块还通过高速VML接口输入模块接收从VML接口输入的短时高速率数据，短时高速率数据进入FPGA中心处理模块进行缓冲，再将数据送入高速并行DDR组缓存模块进行缓存，最后根据收到的控制指令信息，通过LVDS接口输出模块完成LVDS接口的数据实时或延时输出，电源管理分配模块用于其它各个模块的供电及电源控制；
从VML接口输入的短时高速率数据为VML电平串行数据流；
FPGA中心处理模块，包括接口驱动逻辑单元、时钟管理单元、FPGA中心控制状态机以及高速数据缓冲区；
其中，时钟管理单元提供时钟信号，接口驱动逻辑单元与对外SPI接口模块的通信，完成控制指令信号的物理传输，高速数据缓冲区与高速VML接口输入模块以及高速并行DDR组缓存模块进行通信，将高速VML接口输入模块送入的短时高速率数据进行缓冲，完成高速数据缓存前的预处理，再将数据送入高速并行DDR组缓存模块进行缓存；FPGA中心控制状态机完成装置整个过程的闭环控制；
FPGA中心控制状态机拥有4个状态，分别是：
S0：初始等待状态；
S1：高速数据接收状态；
S2：数据缓存完成状态；
S3：缓存输出状态；
FPGA中心控制状态机共有7个触发条件分别为t0-t6，具体为：
t0：未检测到同步码SP；
t1：首次检测到同步码SP；
t2：缓存写满或者持续20s未检测到同步码SP；
t3：缓存没有写满或者持续检测到同步码SP；
t4：收到丢弃缓存指令或复位指令；
t5：收到输出缓存指令；
t6：缓存为空或者收到输出停止指令；
通信匹配装置的初始状态为等待，检测高速输入口的数据输入，即S0状态，当首次检测到符合协议要求的同步码后，即t1条件，进入缓存接收状态S1，持续将高速数据写入缓存，在缓存写满或者持续20s没有检测到同步码SP时，即t2条件，当次缓存数据接收完成，即S2状态，等待下一步指令，如果收到丢弃缓存或者复位指令，即t4条件，则系统重新进入等待状态S0，如果收到输出缓存指令，即t5条件，则进入缓存输出状态S3，通过LVDS接口输出缓存数据，当缓存为空或者收到输出停止指令时，即t6条件，重新进入初始等待状态S0，整个控制完成闭环；
所述高速输入口采用的是VML接口；
高速数据流通过FPGA片内FIFO对数据进行输出位宽及格式的处理，在时钟管理单元及控制状态机的配合下，写入DDR组缓存。
2.根据权利要求1所述的一种星载异步速率通信匹配装置，其特征在于：高速输入口采用的VML接口包括：TLK2711、TLK3101或SLK2501，且该高速输入口输入的是高速串行数据，速率范围为1.6～2.5Gbps。
3.根据权利要求1所述的一种星载异步速率通信匹配装置，其特征在于：所述的高速并行DDR组缓存模块，利用6片容量为8Gbit的DDR3芯片，完成最高48Gbit的数据缓存。
4.根据权利要求1所述的一种星载异步速率通信匹配装置，其特征在于：所述的LVDS接口输出模块，采用四线制LVDS接口，作为适配速率输出接口，速率范围为30-450Mbps可设置。
5.根据权利要求1所述的一种星载异步速率通信匹配装置，其特征在于：所述的对外SPI接口模块，采用四线制SPI接口，作为对外交互控制接口，用来传输外部的控制指令以及自身的状态信息。
CN201911108108.1A 2019-11-13 2019-11-13 一种星载异步速率通信匹配装置 Active CN111130691B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911108108.1A CN111130691B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 一种星载异步速率通信匹配装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911108108.1A CN111130691B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 一种星载异步速率通信匹配装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111130691A CN111130691A (zh) 2020-05-08
CN111130691B true CN111130691B (zh) 2022-08-12

Family

ID=70495615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911108108.1A Active CN111130691B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 一种星载异步速率通信匹配装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111130691B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113824649B (zh) * 2021-09-17 2023-10-27 上海航天计算机技术研究所 面向固定帧长的数据流量控制装置
CN114475713B (zh) * 2022-01-24 2023-07-25 电子科技大学 高速磁悬浮车地通信系统多源数据融合分接系统和方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104301024A (zh) * 2014-09-12 2015-01-21 上海卫星工程研究所 星载多载荷数据帧传输系统
CN105187227A (zh) * 2015-06-12 2015-12-23 北京航空航天大学 一种应用rmap协议实现can总线设备即插即用的装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7606147B2 (en) * 2005-04-13 2009-10-20 Zeugma Systems Inc. Application aware traffic shaping service node positioned between the access and core networks
CN101902553A (zh) * 2009-06-01 2010-12-01 海尔集团公司 扩展模块及具有该扩展模块的电视机

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104301024A (zh) * 2014-09-12 2015-01-21 上海卫星工程研究所 星载多载荷数据帧传输系统
CN105187227A (zh) * 2015-06-12 2015-12-23 北京航空航天大学 一种应用rmap协议实现can总线设备即插即用的装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111130691A (zh) 2020-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103825696B (zh) 一种基于fpga实现光纤高速实时通信的装置
CN101571842B (zh) 一种用于arinc429通讯的pci板卡装置
CN110837486B (zh) 一种基于FPGA的FlexRay-CPCIe通信系统
CN102681971B (zh) 一种基于aurora协议进行FPGA板间高速互连的方法
CN102567261B (zh) 增强型spi控制器、增强型spi的通讯系统及传送数据方法
CN111130691B (zh) 一种星载异步速率通信匹配装置
CN104991880B (zh) 一种基于pci‑e接口的fc‑ae‑asm通讯板卡
CN111526317B (zh) 一种低延时图像采集方法、装置及系统
CN101894086A (zh) 串口集线器及多串口高速通讯方法
CN109710550B (zh) 一种基于双缓存的帧长度不固定rs422数据通信系统
CN204256732U (zh) 基于PCI-Express接口的高速数据传输装置
CN112948322B (zh) 一种基于弹性缓存的虚通道及实现方法
CN101495980A (zh) Cpu连接电路、数据处理装置、算术处理设备、使用这些模块的便携式通信终端及数据传送方法
CN106411463B (zh) 一种基于异步时钟的高速数据传输装置及方法
CN101222433A (zh) 一种控制数据流量的方法、系统和装置
CN113676253A (zh) 一种基于FPGA的FlexRay总线光纤通信模块
CN110297795B (zh) 基于以太网phy芯片实现单路串行数据传输系统及其方法
CN201796361U (zh) 串口集线器
CN102033841A (zh) Usb2.0总线与高速智能统一总线的直接接口方法
CN111104353B (zh) 基于fpga的多功能航空总线接口卡
CN103164370B (zh) 一种高速局部总线访问控制接口模块
CN112637027B (zh) 基于uart的帧边界界定装置及发送方法和接收方法
CN102984088A (zh) 应用于afdx交换机确保帧转发顺序一致性的方法
CN108345231A (zh) 一种功率设备联动控制方法、系统及装置
CN221008254U (zh) 一种用于并行背板总线通信方式的lvds信号转换装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant