eng
Выпуск #9/2018
Новожилов Е. А.
Реализация интерфейса SpaceWire в микропроцессорах НИИСИ РАН для космического применения
Реализация интерфейса SpaceWire в микропроцессорах НИИСИ РАН для космического применения
Просмотры: 3298
Представлена унифицированная реализация интерфейса SpaceWire в разработанном НИИСИ РАН семействе микросхем для космического применения.
УДК 621.382.2/.3, ББК 32.844.1, ГСНТИ 47.14.07, SPIN 1213-6377
DOI: 10.22184/1993-8578.2018.82.311.312
УДК 621.382.2/.3, ББК 32.844.1, ГСНТИ 47.14.07, SPIN 1213-6377
DOI: 10.22184/1993-8578.2018.82.311.312
В НИИСИ РАН разработано семейство микросхем для космического применения. Это семейство включает в себя управляющий процессор, резервированный сбоеустойчивый процессор, процессор поддержки ранее разработанных модулей с интерфейсом PCI, коммутатор интерфейсов SpaceWire. Эти микросхемы имеют унифицированную реализацию подсистемы SpaceWire, позволяющую строить системы на основе этого интерфейса. Микросхемы изготавливаются по техпроцессу с нормами 250 нм на отечественных фабриках, используются пластины кремний на изоляторе. Микросхемы собираются в герметичные металлокерамические корпуса. Далее в статье изложены основные решения, использованные при реализации подсистемы SpaceWire.
Интерфейс SpaceWire был разработан по заказу Европейского космического агентства (ЕКА) для унификации связи между устройствами в космических аппаратах. ЕКА выпустило несколько стандартов для обеспечения совместимости устройств, использующих данный интерфейс.
Унифицированная подсистема SpaceWire разработки НИИСИ РАН соответствует требованиям этих стандартов. Структурная схема подсистемы SpaceWire представлена на рис. 1.
Подсистема SpaceWire состоит из маршрутизатора, подключенных к нему внешних интерфейсных портов и системного интерфейсного порта, оснащенного контроллерами прямого доступа к памяти для приема и передачи пакетов.
Маршрутизатор состоит из неблокирующего коммутатора и таблицы коммутации. Он производит коммутацию и пересылку пакетов внутри сети SpaceWire, имеет несколько коммутируемых портов, одним из которых является системный интерфейсный порт. Внешние порты совместимы со стандартом ЕКА ECSS-E-ST-50-12C. Для настройки, управления и диагностики подсистемы SpaceWire со стороны центрального процессора используются регистры управления и состояния.
Характеристики основных устройств подсистемы SpaceWire.
Интерфейсный порт:
интерфейсный порт соответствует стандарту ЕКА ECSS-E-ST-50-12C;
порт использует дифференциальные сигналы (LVDS), электрические характеристики которых соответствуют стандарту ANSI/TIA/EIA-644;
кодирование сигналов порта проводится в соответствии со стандартом IEEE 1355-1995.
Контроллер прямого доступа к памяти:
состоит из канала приема и канала передачи. Каналы функционируют независимо друг от друга;
обеспечивает передачу данных из адресного пространства вычислительной системы в сеть SpaceWire и в обратном направлении без участия центрального процессора;
программная модель построена с возможностью использования команд протокола RMAP в соответствии со стандартом ЕКА ECSS-E-ST-50-52C. Поддерживает идентификацию протокола в соответствии со стандартом ЕКА ECSS-E-ST-50-51C. Максимальная длина отправляемых и принимаемых пакетов данных составляет 16 Мбайт.
Является ведущим устройством на шине вычислительной системы.
Коммутатор:
не блокирующая структура позволяет соединять любой входной порт с любым свободным выходным портом независимо от работы остальных портов;
поддерживается несколько портов, один из которых является системным интерфейсным портом;
поддерживается логическая адресация, в этом случае используется таблица коммутации;
поддерживается групповая адаптивная маршрутизация (group adapting routing);
поддерживается широковещательные (broadcast) и групповые (multicast) способы передачи пакетов.
Автор считает, что в данной работе новыми являются следующие положения и результаты: разработаны унифицированные аппаратные средства для построения подсистемы SpaceWire, используемые в микросхемах для космического применения.
ЛИТЕРАТУРА
1. IEEE Computer Society, “IEEE Standard for Heterogeneous Interconnect (HIC) (Low-Cost, Low-Latency Scalable Serial Interconnect for Parallel System Construction)”, IEEE Standard 1355-1995.
2. IEEE Computer Society, “IEEE Standard for Low-Voltage Differential Signals (LVDS) for Scalable Coherent Interface (SCI)”, IEEE Standard 1596.3-1996.
3. ESA Requirements and Standards Division. “SpaceWire. Links, Nodes, Routers and Networks”, ECSS-E-ST-50-12C.
4. ESA Requirements and Standards Division. “SpaceWire Protocol Identification”, ECSS-E-ST-50-51C.
5. ESA Requirements and Standards Division. “SpaceWire. Remote Memory Access Protocol”, ECSS-E-ST-50-52C.
Интерфейс SpaceWire был разработан по заказу Европейского космического агентства (ЕКА) для унификации связи между устройствами в космических аппаратах. ЕКА выпустило несколько стандартов для обеспечения совместимости устройств, использующих данный интерфейс.
Унифицированная подсистема SpaceWire разработки НИИСИ РАН соответствует требованиям этих стандартов. Структурная схема подсистемы SpaceWire представлена на рис. 1.
Подсистема SpaceWire состоит из маршрутизатора, подключенных к нему внешних интерфейсных портов и системного интерфейсного порта, оснащенного контроллерами прямого доступа к памяти для приема и передачи пакетов.
Маршрутизатор состоит из неблокирующего коммутатора и таблицы коммутации. Он производит коммутацию и пересылку пакетов внутри сети SpaceWire, имеет несколько коммутируемых портов, одним из которых является системный интерфейсный порт. Внешние порты совместимы со стандартом ЕКА ECSS-E-ST-50-12C. Для настройки, управления и диагностики подсистемы SpaceWire со стороны центрального процессора используются регистры управления и состояния.
Характеристики основных устройств подсистемы SpaceWire.
Интерфейсный порт:
интерфейсный порт соответствует стандарту ЕКА ECSS-E-ST-50-12C;
порт использует дифференциальные сигналы (LVDS), электрические характеристики которых соответствуют стандарту ANSI/TIA/EIA-644;
кодирование сигналов порта проводится в соответствии со стандартом IEEE 1355-1995.
Контроллер прямого доступа к памяти:
состоит из канала приема и канала передачи. Каналы функционируют независимо друг от друга;
обеспечивает передачу данных из адресного пространства вычислительной системы в сеть SpaceWire и в обратном направлении без участия центрального процессора;
программная модель построена с возможностью использования команд протокола RMAP в соответствии со стандартом ЕКА ECSS-E-ST-50-52C. Поддерживает идентификацию протокола в соответствии со стандартом ЕКА ECSS-E-ST-50-51C. Максимальная длина отправляемых и принимаемых пакетов данных составляет 16 Мбайт.
Является ведущим устройством на шине вычислительной системы.
Коммутатор:
не блокирующая структура позволяет соединять любой входной порт с любым свободным выходным портом независимо от работы остальных портов;
поддерживается несколько портов, один из которых является системным интерфейсным портом;
поддерживается логическая адресация, в этом случае используется таблица коммутации;
поддерживается групповая адаптивная маршрутизация (group adapting routing);
поддерживается широковещательные (broadcast) и групповые (multicast) способы передачи пакетов.
Автор считает, что в данной работе новыми являются следующие положения и результаты: разработаны унифицированные аппаратные средства для построения подсистемы SpaceWire, используемые в микросхемах для космического применения.
ЛИТЕРАТУРА
1. IEEE Computer Society, “IEEE Standard for Heterogeneous Interconnect (HIC) (Low-Cost, Low-Latency Scalable Serial Interconnect for Parallel System Construction)”, IEEE Standard 1355-1995.
2. IEEE Computer Society, “IEEE Standard for Low-Voltage Differential Signals (LVDS) for Scalable Coherent Interface (SCI)”, IEEE Standard 1596.3-1996.
3. ESA Requirements and Standards Division. “SpaceWire. Links, Nodes, Routers and Networks”, ECSS-E-ST-50-12C.
4. ESA Requirements and Standards Division. “SpaceWire Protocol Identification”, ECSS-E-ST-50-51C.
5. ESA Requirements and Standards Division. “SpaceWire. Remote Memory Access Protocol”, ECSS-E-ST-50-52C.
Отзывы читателей
