异步高速数据复接器

摘要

本文以背景工程的任务需求为输入,以CCSDS(空间数据系统咨询委员会)制定的空间数据系统标准化通信体系结构、通信协议与业务为参考,进行异步高速数据复接器工程样机的研制。重点对异步高速数据复接器的关键技术即虚拟信道调度策略进行仿真分析,获得对虚拟信道调度策略影响的若干个重要参数,并根据得到的参数合理优化设计了虚拟信道调度策略,作为工程样机的调度方案。
　　本文主要以背景工程提出的八路不同速率位流数据为数据输入,建立了异步高速数据复接器的原理模型,描述了模型中各单元的功能。对异步高速数据复接器进行了功能和时序仿真,通过分析输出波形验证了模型的可行性。最终完成了异步高速数据复接器FPGA软件设计及硬件电路的设计、调试、测试,实验结果表明,该异步高速数据复接器能够正确复接八路异步高速数据,数据格式符合CCSDSAOS标准,复接效果与理论设计一致。
　　同时,也验证了高码速率异步复接下的虚拟信道调度策略,表明调度方案合理,具有工程可行性。该工程样机的成功研制,为后续航天任务提供了借鉴,可加快后续航天任务的研制进程。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 空间数据系统的标准化

1.2 课题背景与研究意义

1.3 工作流程和论文内容安排

第二章 CCSDS概述

2.1 CCSDS协议综述

2.1.1 CCSDS组网模型

2.1.2 用户业务

2.1.3 CCSDS分层协议

2.2 CCSDS标准的技术特征

2.3 国内外的应用及发展状况

第三章 虚拟信道调度策略

3.1 虚拟信道数据调度方案设计

3.1.1 排队原则

3.1.2 传输时机判决准则

3.2 缓存FIFO容量与存储周期的计算

3.2.1 FIFO容量计算

3.2.2 FIFO存取周期计算

3.3 缓存FIFO容量仿真及比对

3.3.1 FIFO容量仿真

3.3.2 仿真结果对比分析

3.3.3 虚拟信道调度策略的优化参数

3.4 本章小结

第四章 数据复接器方案设计

4.1 数据复接器的性能要求

4.1.1 数据复接器的基本要求

4.1.2 数据复接器的接口特性

4.2 数据复接器系统模型

4.3 AOS数据编排

4.3.1 AOS数据编排格式

4.3.2 RS编码

4.3.3 加扰

4.4 本章小结

第五章 数据复接器程序设计

5.1 VHDL语言

5.2 子模块功能FPGA设计

5.3 AOS帧格式编排原理

5.4 本章小结

第六章 数据复接器硬件研制

6.1 遥感数据接口电平选择

6.2 FPGA器件

6.2.1 FPGA简介

6.2.2 FPGA器件选择

6.3 缓存器的选择

6.4 印制电路PCB设计

6.4.1 高速电路

6.4.2 PCB设计

6.5 可靠性设计

6.5.1 CMOS电路安全性设计

6.5.2 防浪涌设计

6.5.3 机械应力适应性分析与设计

6.5.4 热设计

6.6 本章小结

第七章 数据复接器测试验证

7.1 数据复接器测试验证

7.2 异常问题及解决方法

7.2.1 遥感器输入信号受干扰

7.2.2 数据错位无法恢复问题

7.3 本章小结

第八章 结论与展望

致谢

参考文献

研究成果

附录