一种支持FDIR功能的错误恢复系统技术方案

本发明专利技术公开一种支持FDIR功能的错误恢复系统，设置在每个SpaceFibre节点数据链路层中；所述系统包括主控状态机、广播错误恢复通道、数据错误恢复通道和FCT错误恢复通道；所述主控状态机，用于对广播错误恢复通道、数据错误恢复通道和FCT错误恢复通道进行状态控制；所述广播错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对广播数据进行正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发；所述数据错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对普通数据的正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发；所述FCT错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对FCT数据的正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发。

【技术实现步骤摘要】
一种支持FDIR功能的错误恢复系统
本专利技术涉及航天工程领域，具体涉及应用于航天总线网络中SpaceFibre节点的FDIR功能，特别涉及一种支持FDIR功能的错误恢复系统。
技术介绍
随着航天技术的不断发展，航天任务复杂性的提升，航天数据向大规模、多样性、和高速的方向发展。传统的互联总线如1553B总线、CAN总线、RS485总线越来越难以满足现在和未来的航天数据处理的需求。ESA提出了新型的SpaceFibre互联网络总线协议，支持点对点传输和路由组网，串行传输速率最高可达6.25Gbps。同时SpaceFibre提供虚拟通道机制，可以分类传输不同传输需求的数据；提供QoS(QualityofService，质量服务)机制，为不同类型的数据提供不同优先级的调度服务；提供FDIR(FaultDetection,IsolationandRecovery，错误检测、隔离和重发)机制，能够对发送的数据及时地进行错误恢复，为数据的发送提供可靠的保障。由于SpaceFibre的上述特点，能为数据传输提供定制QoS服务和可靠传输保障，SpaceFibre互联总线成为了研究热点。其中，FDIR是作为SpaceFibre节点至关重要的一个功能，使用错误恢复缓存对发送的数据进行备份，同时在对方数据接收正确时清除备份，在对方数据接收错误时对备份数据进行重发，为数据传输提供可靠的保障。SpaceFibre需要保障的数据有三类：广播数据(BC)、流量控制字(FCT)、普通数据(Data)，三类数据的发送优先级为：BC>FCT>Data。这三类数据在发送的时候会按照发送顺序被依次编号，并按照对应的数据格式产生CRC校验和，再进行组帧。当对方接收节点接收数据后，向本地节点发送一个确认：若对方节点接收正确，向本地节点发送正确确认ACK，ACK携带着对方节点已成功接收的数据序列号SEQ，则本地节点对小于等于SEQ的数据备份进行清零；若对方节点接收错误，向本地节点发送错误确认NACK，NACK携带着对方节点已经成功接收的数据列号SEQ，则本地先对小于等于SEQ的各类数据备份进行清零，然后再对本缓存中大于SEQ的数据备份进行重发。在重发的时候，需要对各类数据按照数据的优先级进行重发，即先重发完所有的广播数据BC，然后重发所有的FCT数据，最后重发所有的普通数据Data。同时，重发的时候，需要对序列号重新排序，重新校验和组帧。在整个错误重发流程中，存储数据类型较多，重发规则较位复杂。错误恢复缓存结构的设计影响着重发的效率，而重发的控制算法是实现FDIR功能的关键。合理的错误恢复系统和重发能够提供高效的FDIR的重发恢复效率。目前缺乏相应的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供了一种支持FDIR功能的错误恢复系统，设置在每个SpaceFibre节点数据链路层中；所述系统包括主控状态机、广播错误恢复通道、数据错误恢复通道和FCT错误恢复通道；所述主控状态机，用于对广播错误恢复通道、数据错误恢复通道和FCT错误恢复通道进行状态控制；所述广播错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对广播数据进行正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发；所述数据错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对普通数据的正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发；所述FCT错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对FCT数据的正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发。作为上述系统的一种改进，当本地节点的数据备份和数据发送并行执行且无延迟；则主控状态机处于正常发数备份状态；当本地节点收到ACK，主控状态机进入ACK处理状态；则各个错误恢复通道能够同时独立清除各自备份中小于等于SEQ的数据备份，其中，SEQ为ACK中所携带已成功接收的序列号；当本地节点收到NACK，主控状态机进入NACK处理状态；则各个错误恢复通道首先进入数据清除状态，各个错误恢复通道能够同时地清除各自备份中小于等于SEQ的数据备份，其中，SEQ为NACK中所携带已成功接收的序列号；然后进入数据重发状态，首先重发广播信息，重发结束后产生广播重发结束信号BC_resend_done，然后重发FCT控制字，重发结束后产生FCT重发结束信号FCT_resend_done，最后重发数据控制字，重发结束后产生数据重发结束信号Data_resend_done；当各路错误恢复通道数据重发都结束后，主控状态机恢复到正常发数备份状态，重发操作结束。作为上述系统的一种改进，所述广播错误恢复通道包括：双端口的广播缓存RAM、广播地址FIFO和广播重发控制状态机；广播地址FIFO为FWFT型；广播缓存RAM，用于存储广播组帧模块发送的原有的广播帧备份数据，以及重发的广播帧备份数据；广播地址FIFO，用于对原有的广播帧备份数据进行地址标识记录，以及对重发的广播帧备份数据进行地址标识记录；所述广播地址FIFO对原有的广播帧备份数据进行地址标识记录的具体过程为：当广播缓存RAM每写入一个字，写指针wr_ptr加1；当写到广播帧帧尾EBF时，对该帧存储位置进行标识；由于广播帧尾由4个字节组成，从低位到高位依次为EBF字符、状态STATUS、广播帧的序列号BC_seq和校验码CRC；构建一个广播帧的地址标识Addr＝{alter,wr_ptr,BC_seq}，在广播帧帧尾写入RAM的同时，对应的地址标识被写入广播地址FIFO；alter作为重发控制标识符，初始化为0，每重发一次alter进行一次翻转；广播重发控制状态机，用于当主控状态机进入ACK状态时对已确认的广播帧备份数据进行清除，当主控状态机进入NACK状态时，先对已确认的广播帧备份数据进行清除，再对未确认广播帧备份数据采用重发控制算法进行重发。作为上述系统的一种改进，当主控状态机进入ACK状态，所述广播重发控制状态机的具体处理过程包括：步骤101)广播错误恢复通道由等待状态进入广播备份清除状态，读取广播地址FIFO的地址标识，获取广播缓存RAM中未被确认广播帧的最小序列号BC_seq＝Addr[7:0]，以及该广播帧的帧尾的RAM写入地址EBF_wr_ptr＝Addr[wr_ptr]；步骤102)比较ACK中携带的SEQ和广播地址FIFO输出端口的BC_seq，BC_seq为未被恢复的首个广播帧的序列号，当BC_seq<＝SEQ时，读出广播地址FIFO中的地址标识，同时更新读指针，令rd_ptr＝EBF_wr_ptr+1，即读指针指到下一广播帧的帧头，则该广播帧数据及其备份同时被清除；广播缓存RAM正常接收正在发送的广播帧；步骤103)转入步骤102)，直至BC_seq>SEQ，即清除完广播缓存RAM中剩余未被确认的广播帧，清除完毕后广播错误恢复通道返回等待状态。作为上述系统的一种改进，当主控状态机进入NACK状态，所述广播重发控制状态机的具体处理过程包括：步骤201)广播错误恢复通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支持FDIR功能的错误恢复系统，设置在每个SpaceFibre节点数据链路层中；其特征在于，所述系统包括主控状态机、广播错误恢复通道、数据错误恢复通道和FCT错误恢复通道；/n所述主控状态机，用于对广播错误恢复通道、数据错误恢复通道和FCT错误恢复通道进行状态控制；/n所述广播错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对广播数据进行正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发；/n所述数据错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对普通数据的正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发；/n所述FCT错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对FCT数据的正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发。/n

【技术特征摘要】
1.一种支持FDIR功能的错误恢复系统，设置在每个SpaceFibre节点数据链路层中；其特征在于，所述系统包括主控状态机、广播错误恢复通道、数据错误恢复通道和FCT错误恢复通道；
所述主控状态机，用于对广播错误恢复通道、数据错误恢复通道和FCT错误恢复通道进行状态控制；
所述广播错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对广播数据进行正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发；
所述数据错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对普通数据的正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发；
所述FCT错误恢复通道，用于根据主控状态机的状态，对FCT数据的正常发数备份、正确确认清除、以及错误确认清除和重发。


2.根据权利要求1所述的支持FDIR功能的错误恢复系统，其特征在于，当本地节点的数据备份和数据发送并行执行且无延迟；则主控状态机处于正常发数备份状态；
当本地节点收到ACK，主控状态机进入ACK处理状态；则各个错误恢复通道能够同时独立清除各自备份中小于等于SEQ的数据备份，其中，SEQ为ACK中所携带已成功接收的序列号；
当本地节点收到NACK，主控状态机进入NACK处理状态；则各个错误恢复通道首先进入数据清除状态，各个错误恢复通道能够同时地清除各自备份中小于等于SEQ的数据备份，其中，SEQ为NACK中所携带已成功接收的序列号；然后进入数据重发状态，首先重发广播信息，重发结束后产生广播重发结束信号BC_resend_done，然后重发FCT控制字，重发结束后产生FCT重发结束信号FCT_resend_done，最后重发数据控制字，重发结束后产生数据重发结束信号Data_resend_done；当各路错误恢复通道数据重发都结束后，主控状态机恢复到正常发数备份状态，重发操作结束。


3.根据权利要求2所述的支持FDIR功能的错误恢复系统，其特征在于，所述广播错误恢复通道包括：双端口的广播缓存RAM、广播地址FIFO和广播重发控制状态机；广播地址FIFO为FWFT型；
广播缓存RAM，用于存储广播组帧模块发送的原有的广播帧备份数据，以及重发的广播帧备份数据；
广播地址FIFO，用于对原有的广播帧备份数据进行地址标识记录，以及对重发的广播帧备份数据进行地址标识记录；所述广播地址FIFO对原有的广播帧备份数据进行地址标识记录的具体过程为：
当广播缓存RAM每写入一个字，写指针wr_ptr加1；当写到广播帧帧尾EBF时，对该帧存储位置进行标识；由于广播帧尾由4个字节组成，从低位到高位依次为EBF字符、状态STATUS、广播帧的序列号BC_seq和校验码CRC；构建一个广播帧的地址标识Addr＝{alter,wr_ptr,BC_seq}，在广播帧帧尾写入RAM的同时，对应的地址标识被写入广播地址FIFO；alter作为重发控制标识符，初始化为0，每重发一次alter进行一次翻转；
广播重发控制状态机，用于当主控状态机进入ACK状态时对已确认的广播帧备份数据进行清除，当主控状态机进入NACK状态时，先对已确认的广播帧备份数据进行清除，再对未确认广播帧备份数据采用重发控制算法进行重发。


4.根据权利要求3所述的支持FDIR功能的错误恢复系统，其特征在于，当主控状态机进入ACK状态，所述广播重发控制状态机的具体处理过程包括：
步骤101)广播错误恢复通道由等待状态进入广播备份清除状态，读取广播地址FIFO的地址标识，获取广播缓存RAM中未被确认广播帧的最小序列号BC_seq＝Addr[7:0]，以及该广播帧的帧尾的RAM写入地址EBF_wr_ptr＝Addr[wr_ptr]；
步骤102)比较ACK中携带的SEQ和广播地址FIFO输出端口的BC_seq，BC_seq为未被恢复的首个广播帧的序列号，当BC_seq<＝SEQ时，读出广播地址FIFO中的地址标识，同时更新读指针，令rd_ptr＝EBF_wr_ptr+1，即读指针指到下一广播帧的帧头，则该广播帧数据及其备份同时被清除；广播缓存RAM正常接收正在发送的广播帧；
步骤103)转入步骤102)，直至BC_seq>SEQ，即清除完广播缓存RAM中剩余未被确认的广播帧，清除完毕后广播错误恢复通道返回等待状态。


5.根据权利要求4所述的支持FDIR功能的错误恢复系统，其特征在于，当主控状态机进入NACK状态，所述广播重发控制状态机的具体处理过程包括：
步骤201)广播错误恢复通道由等待状态进入广播备份清除状态，读取广播地址FIFO的地址标识，获取广播缓存RAM中未被确认广播帧的最小序列号BC_seq＝Addr[7:0]，以及该广播帧的帧尾的RAM写入地址EBF_wr_ptr＝Addr[wr_ptr]；
步骤202)比较NACK中携带的SEQ和广播地址FIFO输出端口的BC_seq，BC_seq为未被恢复的首个广播帧的序列号，当BC_seq<＝SEQ时，读出广播地址FIFO中的地址标识，同时更新读指针，令rd_ptr＝EBF_wr_ptr+1，即读指针指到下一广播帧的帧头，备份完正在发送的广播帧后，广播缓存RAM不再接收正常的广播备份；
步骤203)转入步骤202)，直至BC_seq>SEQ，即清除完广播缓存RAM中剩余未被确认的广播帧，然后广播错误恢复通道进入重发状态，对alter重发控制符取反；
步骤204)向广播组帧模块提出重发申请，当收到广播组帧模块的使能信号后，对广播缓存RAM进行读取，rd_ptr＝rd_ptr+1，并发送到广播组帧模块进行重新组帧，直到读到广播帧帧尾；同时对广播组帧模块重新组帧的广播帧进行备份，重发的广播帧写入广播缓存RAM，同时在写到广播帧帧尾的时候，构建新的地址标识Addr＝{alter,wr_ptr,BC_seq}，并写入广播地址FIFO；
步骤205)读取广播地址FIFO的输出Addr，若Addr的最高位和现在的alter重发控制符相同，则说明广播缓存RAM中全为重发的广播帧备份数据，原有的广播帧备份数据已全部被重发，重发过程结束则广播错误恢复通道返回到等待状态，并产生BC_resend_done指示信号；否则说明广播缓存RAM中仍有未被重发的广播帧备份，则广播错误恢复通道跳到重发状态，进入步骤204)。


6.根据权利要求2所述的支持FDIR功能的错误恢复系统，其特征在于，所述数据错误恢复通道包括：双端口的数据缓存RAM、数据地址FIFO和数据重发控制状态机；数据地址FIFO为FWFT型；
数据缓存RAM，用于存储数据组帧模块发送的原有的数据帧备份数据，以及重发的数据帧备份数据；
数据地址FIFO，用于对原有的数据帧备份数据进行地址标识记录，以及对重发的数据帧备份数据进行地址标识记录；所述数据地址FIFO对原有的数据帧备份数据进行地址标识记录的具体过程为：
当数据缓存RAM每写入一个字，写指针wr_ptr加1；当写到数据帧帧尾EDF时，对该帧存储位置进行标识；由于帧尾EDF由4个字节组成，从低位到高位依次为EDF字符、数据帧的序列号Data_seq以及16位的校验码CRC；构建一个数据帧的地址标识Addr＝{alter,wr_ptr,Data_seq}，在数据帧帧尾写入RAM的同时，对应的地址标识被写入数据地址FIFO；alter作为重发控制标识符，初始化为0，每重发一次alter进行一次翻转；

【专利技术属性】
技术研发人员：祝平，朱岩，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11