刘涛 贺强民 黄伟

（北京空间机电研究所，北京 100076）

1 引言

SpaceWire总线技术是欧空局推出的一种面向航天应用的高速差分串行总线技术。可以解决星上分系统间、设备间通讯数据总线带宽不足的问题，并且提供一种通用接口从而简化和规范不同设备之间的互连。该总线技术已成功地应用于欧空局的Mars Express和Smart-1等多个空间任务，协议的实现主要使用专用芯片。使用FPGA实现SpaceWire节点具有设计灵活、传输协议可根据项目特点进行裁剪、设计成本低、系统集成度高等优势[1-2]。

FPGA功能加固技术包括三模冗余（Triple Modular Redundancy，TMR）技术、定时刷新配置技术、动态重配置技术等，可以降低空间高能粒子辐射导致的单粒子效应（Single-event Effects，SEE）对FPGA逻辑功能的影响。TMR技术相对于其它FPGA功能加固技术，具有技术相对成熟和通用性强的优势。目前该技术已经成功应用于空间任务中，典型的技术就是Xilinx公司的XTMR技术[3]。

本文结合SpaceWire高速串行总线在传输机制上的高容错性和三模冗余设计在FPGA功能实现上的高容错性，在SpaceWire节点代码设计中对关键功能模块进行了软件辅助三模冗余设计和手动三模冗余设计，并在Xilinx公司FPGA上实现了TMR加固的SpaceWire节点与SpaceWire标准设备之间的高速数据传输。

2 SpaceWire节点的设计

SpaceWire节点设计应严格按照SpaceWire协议功能框架进行[4]，如图1所示。

图1 SpaceWire协议节点的功能模块图Fig.1 SpaceWire link interface block diagram

在SpaceWire节点的FPGA设计中，根据协议特点对软件功能模块和时序域进行划分[1，5]。如图2所示，图中不同功能模块工作在不同的时钟域（用颜色区分不同时钟域），其中数字滤波编码模块（TxDSCode模块）需要单独做三模冗余设计。……