基于FPGA的SpaceWire节点接口设计优化：DS解码算法改进

本文主要探讨了DS解码算法在ASP.NET MQTT客户端通信中的改进，特别是在SpaceWire接口设计中的应用。SpaceWire是一种专为满足航天项目中复杂任务需求而设计的高速星载数据总线，其通信依赖于Data和Strobe信号，通过DS解码恢复传输时钟。原始的解码算法是基于简单异或操作来获取恢复时钟，但这在高数据传输速率下存在问题，因为信号延迟、衰减以及链路噪声可能导致时钟抖动和采样数据的不准确性。 为了提高数据接收的精确性和稳定性，作者针对这一挑战提出了DS解码算法的改进。改进的关键在于理解Data信号的特性，即当Data信号保持连续两位不变时，Strobe信号会发生变化。这种特性被利用来设计更复杂的逻辑，通过检测D或S信号的周期性变化来更准确地确定时钟边缘，从而降低因抖动引起的错误。此外，设计中引入了多时钟域的概念，如CLK BASE、gclk、tclock、rclock以及LCLK，这些时钟分别用于不同功能模块，如超时定时、系统同步、发送和接收数据的采样等，确保了数据交换的同步性和准确性。 文章还特别提到了FPGA单芯片上的硬件实现，即在ALTERA公司的EPLD6I040C8芯片上进行了实际验证。通过这个设计，作者成功实现了从物理层到数据包层的协议处理，空间节点接口的性能达到了100Mbps的最高数据传输速率。文章详细介绍了状态机（FSM）的优化，特别是接收器和发送器的状态转换，以及校验功能和时间码模块的实现方法。 这篇文章着重于解决高速SpaceWire接口中的DS解码难题，通过算法优化和多时钟域设计，提升了通信的稳定性和效率，为实际的航天应用提供了可靠的解决方案。