星载AOS数据链路层的模块化设计与实现

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1、第31卷增刊飞行器测控学报V01．31Suppl．!!!!堡!!旦』Q坠!望垒!Q!璺卫璺竺!曼!垒!!!!壁竺!旦!照翌旦!壁g!旦!!：!!!!星载AOS数据链路层的模块化设计与实现牛跃华。汪路元，顾明(北京空间飞行器总体设计部·北京·100094)摘要：对AOS(高级在轨系统)数据链路层协议进行分析，提出一种模块化的设计方案，采用包装模块、虚拟信道模块和主信道模块分剐处理不同特点的数据业务。该方案可利用成熟CPU(中央处理器)结合专用功能芯片实现，其中专用功能芯片可转化为ASIC(专用集成电路)产品

2、。基于DSP(数字信号处理)控制器和FPGA(现场可编程门阵列)设计了原型设备对方案进行验证。结果表明：数据链路层模块化设计方案可行且有效，能够充分利用物理信道资源，经过测试下传数据中空闲帧比例低于0．6％。最后对功能模块的ASIC转化方案进行了讨论。关键词：航天器；CCSDS(空间数据系统咨询委员会)；AOS(高级在轨系统)；数据链路层；模块化中图分类号：V443．1文献标志码：A文章编号：1674—5620(2012)Suppl．一0071—06ModularDesignandImplementati

3、onofSpace—BorneAOSDataLinkLayerNIUYuehua，WANGLuyuan，GUMing(BeijingInstituteofSpacecrMtSystemEngineering，Beijing100094)Abstract：FollowinganalysisofthespacedatalinklayerprotocolofAOS(AdvancedOrbitingSystem)，amodulardesignthatusesthepacketmodule，virtualchann

4、elmoduleandmasterchannelmoduletohandledifferenttypesofdataservicesispresented．Thedesigncanbeimplementedwithoff-the—shelfprocessorsanddedicatedfunctionalchips，wherethefunctionalchipsmayevolveintoASICs(Application—SpecificIntegratedCircuits)．Themodulardesig

5、nisprovenwithprototypeequipmentbasedOilDSP(DigitalSignalProcessor)controllersandFPGA(FieldProgrammableGateArray)andtheresultsshowthatthemodulardesignofthedata1inklayeriSfeasibleandeffec—tire．Percentageofidleframesinthedownlinkdataisbelow0．6％，indicatinghig

6、hefficiencyutilizationofphysicalchannelresources．Finally．ASICdesignproposalofthefunctionalcircuitsisdiscussed．Keywords：spacecraft；ConsultativeCommitteeforSpaceDataSystems(CCSDS)；AdvancedOrbitingSystem(AOS)；datalinklayer；modularity0引言CCSDS(空间数据系统咨询委员会)提出的A

7、OS(高级在轨系统)支持空间链路上灵活多样的数据处理业务，能够提高信道利用率，降低成本，保证高质量的数据传输[1。]，近年来已逐步在我国航天器的下行数据链路中被广泛采用。目前各航天器上AOS数据链路层业务的应用方案主要围绕任务需求制定，数据链路层协议设备尚未形成标准化、功能全面的设计方案。AOS系统数据链路层提供的数据处理业务分别针对不同特点的业务数据单元，在灵活性、同步性、连续性等方面具有不同的要求和侧重。根据各业务的特点划分接口界面并设计标准化功能模块或ASIC(专用集成电路)，对于优化航天器上AOS

8、系统数据链路层设备的设计，实现产品化和提高可靠性具有重要价值。本文提出了一种AOS系统下行数据链路层协议的硬件模块化设计与实现方案，给出验证和分析结果，证明方案可行且有效。1AOS数据链路层协议1．1业务类型AOS空间数据链路协议制定了7种不同的业务类型及业务数据单元，包括包业务、比特流业务、*收稿日期：2012—05—30；修回日期：2012—07—20第一作者简介：牛跃华(1982--)，男，硕士，工程师．主要研究方向为航