计算机工程

作者：李云佳赟, 安军社, 周莉

单位：1. 中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点实验室, 北京 1001902. 中国科学院大学计算机科学与技术学院, 北京 100049

关键词：FlexRay总线,现场可编程门阵列,IP核,星载,自主可控,数据总线

基金：国家重点研发计划(2022YFF0503900)

传统的星载数据总线控制器局部网(CAN)和1553B总线难以满足日益复杂的空间探测任务需求。地面成熟的FlexRay总线以其高速率、确定性、高可靠、拓扑灵活、低成本等优势, 成为新型星载数据总线的研究热点。但FlexRay总线自主可控芯片欠缺且相关器件主要面向汽车领域, 限制了其在航天领域的部署应用。针对FlexRay总线协议复杂、星载任务可靠性要求高、受体积质量限制较大等技术难点, 提出一种自主可控的高可靠FlexRay协议IP核的设计。通过自启动设计, 解决FlexRay节点必须配备主机导致的成本、体积、质量增加问题; 提出一种特殊消息帧负载段格式和处理方式, 实现无主机节点的在轨维护; 设计一种消息过滤方法, 减少FlexRay节点不必要的消息处理开销; 分析三模冗余方法, 可有效减小单粒子翻转的影响; 设计多种错误处理方式, 有效防止异常节点干扰FlexRay网络。最后, 通过Modelsim仿真测试、硬件测试平台测试以及示波器测试, 对设计的FlexRay IP核进行功能、性能、可靠性测试, 结果表明, 该IP核与国外成熟的FlexRay芯片兼容, 支持多节点通信, 误码率小于10-12。

来源：2025年第12期

《计算机工程》期刊编辑部

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