一種基于流水線的SpaceWire路由器研究

低延遲、蟲洞路由和無阻塞交換開關(guān)使數(shù)據(jù)包能夠到達(dá)任意一個(gè)SpaceWire端口和外部端口，或者也可以由配置端口直接訪問任意一個(gè)SpaceWire端口和外部端口。所設(shè)計(jì)SpaceWire端口完全支持SpaceWire標(biāo)準(zhǔn)，提供高速的、雙向的通訊。每個(gè)外部端口包括一個(gè)發(fā)送FIFO和一個(gè)接收FIFO，可以發(fā)送接收字符和包結(jié)束標(biāo)志。
Time―code端口會和計(jì)數(shù)器一起被提供用來方便Time―code的傳播。當(dāng)一個(gè)有效的Time―code到達(dá)一個(gè)路由端口時(shí)，它也會被發(fā)送到其他Spacewire端口，一個(gè)TICK_OUT信號會在Time―code端口被產(chǎn)生。路由器可以用Time―code端口提供的TICK_IN信號做為Time―code的操作管理。
配置端口可以配置任何SpaceWire端口和外部端口。它包括可以控制SpaceWire端口、外部端口和交換開關(guān)的寄存器。配置端口為各種端口和交換開關(guān)都設(shè)置了狀態(tài)寄存器。用配置端口的讀命令可以讀這些寄存器，從而來讀出路由器的狀態(tài)和錯誤信息，而且一些狀態(tài)引腳上的狀態(tài)和錯誤信息可以被選擇輸出。
路由表可以通過配置端口來訪問。邏輯地址端口映射和優(yōu)先位都可以在路由表中進(jìn)行設(shè)置，路由表常常用來控制組適應(yīng)路由和交互開關(guān)中的優(yōu)先仲裁。
1．3 蟲洞路由
SpaceWire路由器是基于蟲洞路由上進(jìn)行設(shè)計(jì)的。蟲洞路由是包路由的一種形式。每一個(gè)包的包頭包含著目的地的地址信息。每當(dāng)有一個(gè)包到達(dá)路由器時(shí)，它就立即檢測這個(gè)包的目的地址，然后按照該地址轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)包到相應(yīng)的輸出端口。如果要求的輸出端口是“空閑”(free)狀態(tài)，則這個(gè)包會被立即轉(zhuǎn)發(fā)到這個(gè)輸出端口。這時(shí)，該端口就會被打上“忙”(blasy)狀態(tài)標(biāo)記，直到這個(gè)包的最后一個(gè)字符即“包尾”(EOP)通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)出去。
蟲洞路由如圖3所示，圖中一個(gè)包從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出，通過路由器到達(dá)另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)。包頭標(biāo)記為黑色，其余部分為灰色。路由器負(fù)責(zé)在輸入端口和空閑的輸出端口之間建立連接，當(dāng)檢測到EOP或EEP時(shí)，斷開連接，釋放輸出端口為空閑狀態(tài)，準(zhǔn)備接收其他端口來的包。輸出端口忙時(shí)，輸入端口阻塞輸入包，直到其空閑。通過輸入端口相遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)發(fā)送FCT來實(shí)現(xiàn)，直到輸出端口空閑時(shí)，路由器才取消阻塞。以上是蟲洞路由和流量控制之間的關(guān)系。

2 基于流水線的SpaceWire路由器
SpaceWire路由器將數(shù)據(jù)從輸入端傳遞到輸出端的過程一般需要進(jìn)過三個(gè)階段：首先，從輸入端讀數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)包中包頭所包含的目標(biāo)地址發(fā)送給路由查找表；再次，由路由查找表對目標(biāo)地址進(jìn)行查找，確定該數(shù)據(jù)包所要發(fā)送的輸出端；最后，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目標(biāo)地址所指的輸出端。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。