CN114500652A - 一种卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法及装置。所述方法包括：定义卫星内LVDS信号和LVDS帧，其中，LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括同步头、LVDS帧长、LVDS地址、LVDS类型和保留域；通过LVDS数据格式转换电路将接收到的LVDS帧数据格式接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据，或者将要发送的卫星内部总线数据转换为LVDS帧数据格式的发送数据信号进行输出。本发明协议采用连续串行输出方式，在每个时钟周期的上升或下降沿传输一位有效数据，传输过程中没有周期浪费，通过自定义的LVDS帧，方便设置校验方式、数据溯源以及协议后续功能扩展。

Description

一种卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法及装置

技术领域

本申请涉及空间网络数据传输领域，特别是涉及一种卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法及装置。

背景技术

作为无线电通信中继站的人造地球卫星。通信卫星通过转发无线电信号，实现卫星通信地球站之间或地球站与航天器之间的无线电通信。通信卫星可以传输电话、电报、传真、数据和电视等信息。对于整个卫星通信系统而言，我们把通信卫星和它的测控站称为通信系统的空间段。

通信卫星内部包含位置与姿态控制系统、天线系统、空间路由器系统、遥测指令系统、电源系统、温控系统、入轨和推进系统等。各系统间通过有线或无线信号来交互数据，无线数据传输存在干扰问题，所以目前星内各系统间的数据交换仍然以有线连接为主。通讯卫星内部空间有限，各系统间线缆连接错综复杂，所以，需要设计一种连接线缆点数少、传输速率高效、具备一定抗干扰能力的总线及协议来匹配各系统的通信连接。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种在星内设备间连接线点数有限的情况下，能够实现各设备之间的数据高速、正确传输的卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法及装置。

一种卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法及装置，所述方法包括：

定义卫星内LVDS三线制总线的LVDS信号；所述LVDS信号包括接收时钟信号、接收起始信号、接收数据信号、发送时钟信号、发送起始信号和发送数据信号；

定义LVDS帧的帧结构；所述LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括同步头、LVDS帧长、LVDS地址、LVDS类型和保留域；

当卫星通过所述LVDS三线制总线接收外设发送的数据时，通过所述接收起始信号判定有数据要接收时，以所述接收时钟信号为时钟频率，通过LVDS数据格式转换电路将接收到的接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据；所述接收数据信号为LVDS帧数据格式；

当卫星通过所述LVDS三线制总线向外设发送数据时，通过所述发送起始信号判定有数据要发送时，以所述发送时钟信号为时钟频率，通过所述LVDS数据格式转换电路将要发送的卫星内部总线数据转换为发送数据信号进行输出；所述发送数据信号为LVDS帧数据格式。

在其中一个实施例中，还包括：所述LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括4Bytes LVDS同步头、4Bytes LVDS帧长、2Bytes LVDS地址、1Byte LVDS类型和1Byte保留域；所述数据域由以太网帧或相机帧组成。

在其中一个实施例中，还包括：通过LVDS数据格式转换电路中的接收接口在时钟下降沿从外设中采集接收数据信号；所述LVDS数据格式转换电路中通过连接器与外设连接；所述接收接口由SN65LVDS32D转换芯片实现；

通过LVDS数据格式转换电路中的接收模块将所述接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据；所述接收模块由PFGA实现。

在其中一个实施例中，还包括：获取要发送的卫星内部总线数据；

通过所述LVDS数据格式转换电路中的发送模块将所述卫星内部总线数据转换为发送数据信号；所述发送模块由FPGA实现；

通过所述LVDS数据格式转换电路中的发送接口在时钟上升沿将所述发送数据信号进行输出；所述发送接口由SN65LVDS31D转换芯片实现。

在其中一个实施例中，还包括：所述LVDS地址包括源波束号和目的波束号。

在其中一个实施例中，还包括：所述LVDS帧长包括2Bytes帧长计数和2Bytes帧长校验，所述帧长计数和所述帧长校验子域的值相等。

一种卫星内部数据接口高可靠传输装置，所述装置包括：LVDS数据格式转换电路；

所述LVDS数据格式转换电路包括接收模块和发送模块；所述LVDS数据格式转换电路用于对通过卫星内LVDS三线制总线接收或发送的信号进行格式转换；所述LVDS三线制总线的LVDS信号包括接收时钟信号、接收起始信号、接收数据信号、发送时钟信号、发送起始信号和发送数据信号；

所述接收模块用于当卫星通过所述LVDS三线制总线接收外设发送的数据时，通过所述接收起始信号判定有数据要接收时，以所述接收时钟信号为时钟频率，将接收到的接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据；所述接收数据信号为LVDS帧数据格式；所述LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括同步头、LVDS帧长、LVDS地址、LVDS类型和保留域；

所述发送模块用于当卫星通过所述LVDS三线制总线向外设发送数据时，通过所述发送起始信号判定有数据要发送时，以所述发送时钟信号为时钟频率，将要发送的卫星内部总线数据转换为发送数据信号进行输出；所述发送数据信号为LVDS帧数据格式。

在其中一个实施例中，所述LVDS数据格式转换电路还包括：接收接口和发送接口；

所述接收接口连接接收模块，用于在时钟下降沿从外设中采集接收数据信号；

所述发送接口连接所述发送模块，用于在时钟上升沿将所述发送数据信号进行输出。

在其中一个实施例中，所述LVDS数据格式转换电路还包括：连接器；

所述连接器用于通过线缆与外设连接；

所述连接器另一端与所述接收接口和所述发送接口连接。

在其中一个实施例中，所述LVDS地址包括源波束号和目的波束号；所述LVDS帧长包括2Bytes帧长计数和2Bytes帧长校验，所述帧长计数和所述帧长校验子域的值相等。

上述卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法及装置，通过定义卫星内LVDS三线制总线的LVDS信号，以及LVDS帧的帧结构，其中，LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括同步头、LVDS帧长、LVDS地址、LVDS类型和保留域；当卫星接收外设发送的数据时，通过接收起始信号判定有数据要接收时，以接收时钟信号为时钟频率，通过LVDS数据格式转换电路将接收到的LVDS帧数据格式接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据；当卫星向外设发送数据时，通过发送起始信号判定有数据要发送时，以发送时钟信号为时钟频率，通过LVDS数据格式转换电路将要发送的卫星内部总线数据转换为LVDS帧数据格式的发送数据信号进行输出。本发明协议采用连续串行输出方式，在每个时钟周期的上升或下降沿传输一位有效数据，传输过程中没有周期浪费，保证带宽与输出时钟一一对应，通过自定义的LVDS帧，方便设置校验方式、数据溯源以及协议后续功能扩展，在星内设备间连接线点数有限的情况下，能够实现各设备之间的数据高速、正确传输。

附图说明

图1为一个实施例中卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法的流程示意图；

图2为一个实施例中LVDS帧结构示意图；

图3为一个实施例中LVDS时序图；

图4为一个实施例中LVDS三线制数据格式转换电路图；

图5为一个实施例中接收接口电路图；

图6为一个实施例中发送接口电路图；

图7为一个实施例中一种卫星内部数据接口高可靠传输装置示意图；

图8为一个实施例中rx_lvdstoUM模块状态图；

图9为一个实施例中get_length模块状态图；

图10为一个实施例中to_lvds模块状态图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法，包括以下步骤：

步骤102，定义卫星内LVDS三线制总线的LVDS信号。

LVDS，即Low-Voltage Differential Signaling低压差分信号，是由美国国家半导体公司于1994年提出的一种信号传输模式，在满足高数据传输率的同时降低了功耗，运用LVDS技术可使数据速率从几百Mbps到2Gbps。

LVDS传输方式的原理是用一对线传输一个信号，一条传输正信号，另一条传输相反电平并且在接收端相减，可以将走线上的共模噪声消除。因为两根信号的极性相反，所以对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合越紧密，互相抵消的磁力线越多，泄露到外界的电磁能量就越少。

LVDS接口也称RS-644总线接口，运用LVDS传输技术，采用极低的电压摆幅高速差动传输数据，具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点，可使用铜质PCB连线传输或平衡电缆。LVDS在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高的系统中的应用越来越广泛。

LVDS信号包括接收时钟信号、接收起始信号、接收数据信号、发送时钟信号、发送起始信号和发送数据信号。

采用LVDS总线的原因是该方式有三大优点：

1、 LVDS传输的信号摆幅小，从而功耗低，一般差分线上电流不超过4mA，负载阻抗为100欧。这一特征使它适合做并行数据传输。

2、LVDS信号摆幅小，从而使得该结构可以在2.5V以下的低电压下工作。

3、LVDS输入单端信号电压可以从0V到2.4V变化，单端信号摆幅为400mV，这样允许输入共模电压从0.2V到2.2V范围内变化，也就是说LVDS允许收发两端地电势有±1V的落差。

其次，卫星整体的体积和重量要满足既定需求，所以卫星内部各模块的体积和重量都有相应的限制。各模块面板上的连接器在满足传输速率的前提下，需要尽量具备点数少、面积小等特点。LVDS总线相比较以太网口、光口等其他并行总线具备点数少的优势；相较于CAN、串口等点数少的总线又具备传输速率高、抗干扰能力强等优点。所以构造以LVDS总线为基础的高速传输协议具有很强的实用性。

表1描述的是本发明LVDS三线制总线的信号定义，如下表所示，LVDS三线制总线分为接收和发送两部分。接收部分包含接收时钟信号，接收起始信号和接收数据信号。接收时钟范围为25MHz-80MHz；接收起始信号为高电平有效，仅在帧头有效部分置高，数据信号其他有效部分和帧间空闲部分置低；接收数据信号为连续串行数据。发送部分包含发送时钟信号，发送起始信号和发送数据信号。发送时钟范围为25MHz-80MHz；发送起始信号为高电平有效，仅在帧头有效部分置高，数据信号其他有效部分和帧间空闲部分置低；发送数据信号为连续串行数据。接收起始信号和发送起始信号也称帧定位信号。

表1 LVDS信号定义

步骤104，定义LVDS帧的帧结构。

LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括同步头、LVDS帧长、LVDS地址、LVDS类型和保留域。

图2描述的是LVDS总线协议的帧结构。LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括4Bytes LVDS同步头、4Bytes LVDS帧长、2Bytes LVDS地址、1Byte LVDS类型和1Byte保留域，帧头总长为12Bytes。数据域由以太网帧或相机帧组成，数据域总长为76-1530 Bytes。帧定义如表2所示。

表2 LVDS帧定义

LVDS同步头：LVDS同步头用于标识LVDS帧的开始，固定为0x5A5A5A5A。

LVDS帧长：LVDS帧长分为帧长计数和帧长校验两个子域，每个域都为2Bytes，两个子域的值完全相等，帧长计数 = 帧长校验 = 12 +数据域长度。对于以太网帧，帧长计数 =帧长校验 = 76-1530；对于相机帧，帧长计数 = 帧长校验 = 1024。

LVDS地址：LVDS地址用于标识Ka收发信机上下行波束号，其定义和使用规则如下。

（1）星地Ka收发信机下行链路：由空间路由器指定下行波束号，上行波束号忽略；

（2）星地Ka收发信机上行链路：由星地Ka收发信机指定上行波束号，下行波束号忽略；

（3）地面Ka收发信机下行链路：上下行波束号均忽略；

（4）地面Ka收发信机上行链路：上下行波束号均忽略；

（5）星间Ka收发信机：上下行波束号均忽略。

LVDS类型：LVDS类型用于标识封装的是以太网帧还是相机帧。

保留域：1Byte。

数据域：数据域由64-1518Bytes变长以太网帧或1012Bytes定长相机帧组成。

本协议采用同步头与帧长双重校验方式，同步头传输错误则丢弃整帧数据，帧长与帧长校验不匹配也按传输错误处理。保证了数据传输的准确率。

本协议数据域包含正常以太网帧以及星载相机帧，续传功能在以太网协议中常见，星载相机帧不同于以太网帧，因此，本发明对星载相机帧增加传输暂停及续传功能，保证图片和视频不失真。

具体地，星载相机帧通过LVDS接口进入空间路由器FPGA内部，在接口处理模块进行数据格式转换处理。当数据流突发暂停时（即链路中正在传输的帧不是完整帧），FPGA接口处理模块状态机会停在此状态等待此帧，且每一个周期都会循环判断后续数据是否仍是此帧。如果后续数据仍是此帧，则继续执行数据格式转换；如果后续数据为新的帧，则丢弃正在处理的数据帧，转而从头开始处理新数据帧。所以即使在链路中出现帧缺失，在空间路由器内部也不会出现帧缺失现象。从而保证图片与视频流的完整性。

本协议在大部分功能域都预留了保留位或保留域，方便协议后续功能扩展。

步骤106，当卫星通过LVDS三线制总线接收外设发送的数据时，通过接收起始信号判定有数据要接收时，以接收时钟信号为时钟频率，通过LVDS数据格式转换电路将接收到的接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据。

接收数据信号为LVDS帧数据格式。

本协议是为空间路由器与星地/星间微波收发信机定制的，协议在空间路由器上实现。图3描述的是LVDS三线制总线的时序。LVDS三线制总线接收与发送时序图基本相同，由图可知。LVDS随路时钟在发送方向和接收方向的时钟频率统一为25MHz，LVDS数据发送方用时钟上升沿输出数据，接收方用时钟下降沿采样数据。LVDS接口平时处于空闲状态，当空间路由器有LVDS帧需要发送时，首先输出4字节同步头信息0x5A5A5A5A，同时将帧定位信号置为1，维持32个时钟周期，然后一直置为0直到下一个LVDS帧发出。空间路由器在4字节的同步头输出完毕后，依次输出4字节帧长值，2字节地址值，1字节类型值和1字节保留值，在此期间帧定位信号一直保持为0。空间路由器将来自不同数据源不同速率的数据组成LVDS帧，以25Mbps的瞬时速率发往星地微波收发信机。由于微波链路传输速率小于25Mbps，相邻两个LVDS帧之间需要预留保护间隔，保护间隔的大小应使得微波链路不出现拥塞，或者说LVDS帧的平均发送速率不大于微波链路的平均传输速率。

步骤108，当卫星通过LVDS三线制总线向外设发送数据时，通过发送起始信号判定有数据要发送时，以发送时钟信号为时钟频率，通过LVDS数据格式转换电路将要发送的卫星内部总线数据转换为发送数据信号进行输出。

发送数据信号为LVDS帧数据格式。

上述卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法中，通过定义卫星内LVDS三线制总线的LVDS信号，以及LVDS帧的帧结构，其中，LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括同步头、LVDS帧长、LVDS地址、LVDS类型和保留域；当卫星接收外设发送的数据时，通过接收起始信号判定有数据要接收时，以接收时钟信号为时钟频率，通过LVDS数据格式转换电路将接收到的LVDS帧数据格式接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据；当卫星向外设发送数据时，通过发送起始信号判定有数据要发送时，以发送时钟信号为时钟频率，通过LVDS数据格式转换电路将要发送的卫星内部总线数据转换为LVDS帧数据格式的发送数据信号进行输出。本发明协议采用连续串行输出方式，在每个时钟周期的上升或下降沿传输一位有效数据，传输过程中没有周期浪费，保证带宽与输出时钟一一对应，通过自定义的LVDS帧，方便设置校验方式、数据溯源以及协议后续功能扩展，在星内设备间连接线点数有限的情况下，能够实现各设备之间的数据高速、正确传输。

在其中一个实施例中，还包括：通过LVDS数据格式转换电路中的接收接口在时钟下降沿从外设中采集接收数据信号；LVDS数据格式转换电路中通过连接器与外设连接；接收接口由SN65LVDS32D转换芯片实现；通过LVDS数据格式转换电路中的接收模块将接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据；接收模块由PFGA实现。获取要发送的卫星内部总线数据；通过LVDS数据格式转换电路中的发送模块将卫星内部总线数据转换为发送数据信号；发送模块由FPGA实现；通过LVDS数据格式转换电路中的发送接口在时钟上升沿将发送数据信号进行输出；发送接口由SN65LVDS31D转换芯片实现。

如图4所示，为本发明的数据格式转换电路示意图。转换电路为“FPGA +转换芯片+连接器”结构。FPGA内部处理模块分为发送模块和接收模块两部分，主要实现内部UM总线与LVDS总线之间的相互转换，内部总线为UM总线是一种自定义总线，位宽128bit，内部时钟为200MHz。由于在链路传输中差分信号更稳定，更高速，转换芯片及周边电路实现的功能是将与FPGA之间的LVDS总线和差分信号对之间做相互转换，具体地，SN65LVDS31D的功能是将单端信号转换成差分信号，SN65LVDS32D的功能是将差分信号转换成单端信号。连接器通过线缆与外设相连。

图5是LVDS接收接口及其周边电路，图6是LVDS发送接口及其周边电路。

在其中一个实施例中，还包括：LVDS地址包括源波束号和目的波束号。

通过源波束号和目的波束号分别记录数据来源和数据目的地，方便数据回溯。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图7所示，提供了一种卫星内部数据接口高可靠传输装置，包括：LVDS数据格式转换电路；

LVDS数据格式转换电路包括接收模块和发送模块；LVDS数据格式转换电路用于对通过卫星内LVDS三线制总线接收或发送的信号进行格式转换；LVDS三线制总线的LVDS信号包括接收时钟信号、接收起始信号、接收数据信号、发送时钟信号、发送起始信号和发送数据信号；

接收模块用于当卫星通过LVDS三线制总线接收外设发送的数据时，通过接收起始信号判定有数据要接收时，以接收时钟信号为时钟频率，将接收到的接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据；接收数据信号为LVDS帧数据格式；LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括同步头、LVDS帧长、LVDS地址、LVDS类型和保留域；

发送模块用于当卫星通过LVDS三线制总线向外设发送数据时，通过发送起始信号判定有数据要发送时，以发送时钟信号为时钟频率，将要发送的卫星内部总线数据转换为发送数据信号进行输出；发送数据信号为LVDS帧数据格式。

在其中一个实施例中，LVDS数据格式转换电路还包括：接收接口和发送接口；接收接口连接接收模块，用于在时钟下降沿从外设中采集接收数据信号；发送接口连接发送模块，用于在时钟上升沿将发送数据信号进行输出。

具体地，如图8描述的是FPGA内部对LVDS总线协议接收部分的处理模块状态图，在模块内部首先将输入的LVDS总线做二次缓存处理，然后在idle状态判断lvds_gate是否为1，lvds_gate信号为LVDS总线开关信号，为用户自定义，lvds_gate为1则总线接收开关打开，为0则总线接收开关关闭，再判断sof信号是否为1，为1则有LVDS数据输入，为0则无LVDS数据输入。在head状态，定义一个8bit的计数器，计数器从0开始计数，累加到32，判断头部是否正确；累加到64，判断帧长度与帧长度校验是否相同；累加到72，判断波束号，从而区分输入端口；累加到96，将无用域空出进入下一状态。在head_1状态，使用移位寄存器将串行数据组合成UM总线首拍数据后进入下一状态。在middle状态，根据LVDS长度信息移位输出UM中间拍数据，每输出一拍UM中间拍数据，则长度寄存器做减16处理，当减到长度值小于16时，则做UM尾拍数据处理，这里按照尾拍长度寄存器值0-15共16种情况分别处理，长度寄存器值为0时则UM尾拍包含1个字节有效数据，长度寄存器值为1时则UM尾拍包含2个字节有效数据，以此类推，长度寄存器值为15时则UM尾拍包含16个字节有效数据，尾拍数据处理完成后回到idle状态等待下一个LVDS总线数据到来。

图9、图10描述的是FPGA内部对LVDS总线协议发送部分的处理模块状态图，LVDS发送模块tx_UMtolvds包含两个子模块get_length模块和to_lvds模块，每个子模块都包含缓存FIFO。

get_length模块的主要功能是获取UM总线输入数据的数据长度。在get_length模块内包含数据FIFO和状态FIFO，数据FIFO存储UM总线数据，状态FIFO存储UM总线状态信息并标记UM总线数据完全写入数据FIFO。在idle状态，判断状态FIFO的empty信号是否为1，如果empty为1则状态FIFO为空，此时无UM数据输入，仍然停留在idle状态；如果empty为0则状态FIFO不为空，此时数据FIFO内存储一个完整的UM数据帧，进入下一状态。在length状态，定义长度寄存器，检测UM数据是否为首拍数据，如果是则将长度寄存器加16后进入下一状态；如果不是则进度discard状态，做丢弃处理。在length_add状态，检测UM尾拍数据，如果不是尾拍数据则长度寄存器累加16后继续检测；如果是尾拍数据则将尾拍数据有效字节数累加到长度寄存器，最后得出实际数据长度。在discard状态，将非法数据做丢弃处理，丢弃完毕后回到idle状态，等待下一个UM数据。

to_lvds模块的主要功能是把UM数据格式转换成LVDS数据格式输出。在to_lvds模块内部包含数据FIFO和状态FIFO，数据FIFO存储UM总线数据，状态FIFO存储UM总线数据长度信息并标记UM总线数据完全写入数据FIFO。在idle状态，判断状态FIFO的empty信号是否为1，如果empty为1则状态FIFO为空，此时无UM数据输入，仍然停留在idle状态；如果empty为0则状态FIFO不为空，此时数据FIFO内存储一个完整的UM数据帧，由于FIFO采用FWFT模式，数据可以先使用再读出，所以先判断数据的输出端口从而决定LVDS总线的波束号域，然后进入下一状态。在send_head状态，定义一个8bit计数器，当计数器累加到32，则输出头部信息，sof信号置高；累加到96，输出帧长、地址、类型等其他非数据信息，sof信号置低，进入下一状态。在send_wait状态，使用移位寄存器将UM首拍数据输出后进入下一状态。在send_mid_tail状态，判断UM数据是否是尾拍数据，如果不是则使用移位寄存器输出中间拍数据；如果是尾拍数据，则根据尾拍数据有效字节数，使用移位寄存器输出尾拍数据，进入下一状态。在finish状态，定义数据间隔计数器，保证两个LVDS帧之间至少间隔4个时钟周期，然后返回idle状态，等待下一个UM数据。

在其中一个实施例中，LVDS数据格式转换电路还包括：连接器；连接器用于通过线缆与外设连接；连接器另一端与接收接口和发送接口连接。

在其中一个实施例中，LVDS地址包括源波束号和目的波束号；LVDS帧长包括2Bytes帧长计数和2Bytes帧长校验，帧长计数和帧长校验子域的值相等。

关于卫星内部数据接口高可靠传输装置的具体限定可以参见上文中对于卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法的限定，在此不再赘述。上述卫星内部数据接口高可靠传输装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种卫星内部数据接口高可靠传输协议设计方法，其特征在于，所述方法包括：

定义卫星内LVDS三线制总线的LVDS信号；所述LVDS信号包括接收时钟信号、接收起始信号、接收数据信号、发送时钟信号、发送起始信号和发送数据信号；

定义LVDS帧的帧结构；所述LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括同步头、LVDS帧长、LVDS地址、LVDS类型和保留域；

当卫星通过所述LVDS三线制总线接收外设发送的数据时，通过所述接收起始信号判定有数据要接收时，以所述接收时钟信号为时钟频率，通过LVDS数据格式转换电路将接收到的接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据；所述接收数据信号为LVDS帧数据格式；

当卫星通过所述LVDS三线制总线向外设发送数据时，通过所述发送起始信号判定有数据要发送时，以所述发送时钟信号为时钟频率，通过所述LVDS数据格式转换电路将要发送的卫星内部总线数据转换为发送数据信号进行输出；所述发送数据信号为LVDS帧数据格式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括4Bytes LVDS同步头、4Bytes LVDS帧长、2Bytes LVDS地址、1Byte LVDS类型和1Byte保留域；所述数据域由以太网帧或相机帧组成。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过LVDS数据格式转换电路将接收到的接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据，包括：

通过LVDS数据格式转换电路中的接收接口在时钟下降沿从外设中采集接收数据信号；所述LVDS数据格式转换电路中通过连接器与外设连接；所述接收接口由SN65LVDS32D转换芯片实现；

通过LVDS数据格式转换电路中的接收模块将所述接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据；所述接收模块由PFGA实现。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述LVDS数据格式转换电路将要发送的卫星内部总线数据转换为发送数据信号进行输出，包括：

获取要发送的卫星内部总线数据；

通过所述LVDS数据格式转换电路中的发送模块将所述卫星内部总线数据转换为发送数据信号；所述发送模块由FPGA实现；

通过所述LVDS数据格式转换电路中的发送接口在时钟上升沿将所述发送数据信号进行输出；所述发送接口由SN65LVDS31D转换芯片实现。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LVDS地址包括源波束号和目的波束号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LVDS帧长包括2Bytes帧长计数和2Bytes帧长校验，所述帧长计数和所述帧长校验的子域的值相等。

7.一种卫星内部数据接口高可靠传输装置，其特征在于，所述装置包括：LVDS数据格式转换电路；

所述LVDS数据格式转换电路包括接收模块和发送模块；所述LVDS数据格式转换电路用于对通过卫星内LVDS三线制总线接收或发送的信号进行格式转换；所述LVDS三线制总线的LVDS信号包括接收时钟信号、接收起始信号、接收数据信号、发送时钟信号、发送起始信号和发送数据信号；

所述接收模块用于当卫星通过所述LVDS三线制总线接收外设发送的数据时，通过所述接收起始信号判定有数据要接收时，以所述接收时钟信号为时钟频率，将接收到的接收数据信号中的数据转换为卫星内部总线数据；所述接收数据信号为LVDS帧数据格式；所述LVDS帧由帧头和数据域组成，其中帧头包括同步头、LVDS帧长、LVDS地址、LVDS类型和保留域；

所述发送模块用于当卫星通过所述LVDS三线制总线向外设发送数据时，通过所述发送起始信号判定有数据要发送时，以所述发送时钟信号为时钟频率，将要发送的卫星内部总线数据转换为发送数据信号进行输出；所述发送数据信号为LVDS帧数据格式。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述LVDS数据格式转换电路还包括：接收接口和发送接口；

所述接收接口连接接收模块，用于在时钟下降沿从外设中采集接收数据信号；

所述发送接口连接所述发送模块，用于在时钟上升沿将所述发送数据信号进行输出。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述LVDS数据格式转换电路还包括：连接器；

所述连接器用于通过线缆与外设连接；

所述连接器另一端与所述接收接口和所述发送接口连接。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述LVDS地址包括源波束号和目的波束号；所述LVDS帧长包括2Bytes帧长计数和2Bytes帧长校验，所述帧长计数和所述帧长校验的子域的值相等。

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