王国辉，张晓宇，关 永，刘永梅

(1.首都师范大学电子系统可靠性技术北京市重点实验室，北京 100048；2.中国电子科技集团公司第五十四研究所卫星通信与广播电视专业部，石家庄 067000)

1 概述

在现代产品质量要求中，可靠性占有突出的重要地位。而备份方案的设计与优化是可靠性工程中一项基础工作。SpaceWire[1]是为了现代高速设备之间通信而设计的全双工的、点到点的、串行数据通信链路。一般主要用于卫星、宇宙飞船、航天飞机上设备之间的通信，而这些设备都是工作在苛刻通信环境中。因此，最大限度地提高SpaceWire的可靠性是一项重要的研究课题。该项目要求 SpaceWire具有在750 km的太阳同步轨道上工作3年后可靠度为0.95的能力，而在FPGA上实现该系统的初始可靠度为0.8674，远不能满足需求。为了既达到设备高可靠度的要求，又能充分利用有限的FPGA片上资源，文献[2-3]分别用TMR方法和形式化验证的方法提高Spacewire节点可靠性。

本文提出一种基于FPGA的SpaceWire总线冗余备份优化方法。该方法通过调整内部功能子模块的可靠度，进行整个系统的备份优化，提高系统的可靠度。

2 背景知识

SpaceWire节点[4]内部主要包括控制、发送、接收、恢复、错误、时间、信誉及波特率选择八大功能模块。其工作流程如图1所示。

图1 SpaceWire功能模块工作流程

2.1 SpaceWire的功能模块

8个模块的功能分别如下[5]：

(1)控制模块：该模块的主要功能是控制链路的多个状态之间的转换，包括接收到意外错误的处理，如超时、断开或发生奇偶错误等。

(2)发送模块：该模块的主要功能是对数据进行 DS(Din和Sin)编码并将其按串行发送出去。……