运用定理证明的形式化方法验证SpaceWire编码电路 被引量：10

1

作者 李黎明 关永 +2 位作者 吴敏华 张杰 施智平 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2012年第6期1372-1376,共5页

我国空间太阳望远镜(SST)项目采用了SpaceWire作为传输总线,目前针对SpaceWire总线的验证主要采用测试和模拟等传统的方法,这类验证方法是不完备的.本文旨在对SST项目中SpaceWire总线的DS编码电路是否如实地实现标准中的规范要求进行验... 我国空间太阳望远镜(SST)项目采用了SpaceWire作为传输总线,目前针对SpaceWire总线的验证主要采用测试和模拟等传统的方法,这类验证方法是不完备的.本文旨在对SST项目中SpaceWire总线的DS编码电路是否如实地实现标准中的规范要求进行验证,运用定理证明的形式化方法,在HOL4工具上对该电路的设计实现与规范要求的一致性进行验证,克服了传统验证方法的局限性. 展开更多

关键词 形式化验证 spacewire标准 DS编码 定理证明 高阶逻辑

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SpaceWire星载网络通信协议设计 被引量：17

2

作者 杨志 李国军 +1 位作者 杨芳 刘胜利 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期200-209,共10页

SpaceWire是ESA和NASA推荐的新一代星载数据总线标准,其应用方向之一是构建统一总线星载网络。星载网络是典型的实时系统,它对网络信息的传输时延具有严格要求。然而,传统SpaceWire网络多源、异步、事件触发的特性使它难以提供确定的信... SpaceWire是ESA和NASA推荐的新一代星载数据总线标准,其应用方向之一是构建统一总线星载网络。星载网络是典型的实时系统,它对网络信息的传输时延具有严格要求。然而,传统SpaceWire网络多源、异步、事件触发的特性使它难以提供确定的信息传输时延,这制约了它在统一总线星载网络中的应用。本文为克服SpaceWire的上述应用瓶颈,提出一种基于时间触发的SpaceWire星载网络通信协议,并提出相应的节点通信调度算法,通过合理的规划使节点在确定的时间窗口发送通信数据,从而避免了网络资源冲突,使信息传输时延的确定性得到保证。 展开更多

关键词 星载网络 通信协议 调度算法 spacewire总线

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应用SpaceWire网络的航天器分布式存储系统设计 被引量：5

3

作者 穆强 牛跃华 +3 位作者 于俊慧 李欣 袁珺 高何 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2019年第2期78-84,共7页

针对航天器数据存储需求多样化的发展趋势,提出了应用SpaceWire网络的分布式存储系统设计。系统由控制模块和存储模块组成,为航天器载荷设备提供标准SpaceWire物理层、链路层接口,并在网络层提供统一的虚拟数据接口,通过逻辑地址进行标... 针对航天器数据存储需求多样化的发展趋势,提出了应用SpaceWire网络的分布式存储系统设计。系统由控制模块和存储模块组成,为航天器载荷设备提供标准SpaceWire物理层、链路层接口,并在网络层提供统一的虚拟数据接口,通过逻辑地址进行标志和寻址,可屏蔽系统内部网络细节;载荷设备不必关注存储系统内部网络结构的变化,当部分模块故障时,可重新规划传输路径,对分布式存储系统进行重构,实现系统控制和数据存储功能的迁移。与存储需求相近、配置双固态存储系统的设计相比,其接口种类、协议设计更加简化,且系统重构方面的优势更为明显。 展开更多

关键词 航天器分布式存储系统 spacewire网络 网络层 包路由 系统重构

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基于IP核的SpaceWire-PCI通信卡设计 被引量：10

4

作者 乔立岩 陈利彬 彭喜元 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2010年第10期918-923,共6页

作为一种面向航天应用的通信技术,SpaceWire具有广阔的应用前景。以IP核技术为基础,设计实现了以PCI总线为集成平台的两通道SpaceWire接口通信卡。在对板卡硬件组成进行综述的基础上,详细描述了PCI接口IP核、SpaceWire节点IP核以及驱动... 作为一种面向航天应用的通信技术,SpaceWire具有广阔的应用前景。以IP核技术为基础,设计实现了以PCI总线为集成平台的两通道SpaceWire接口通信卡。在对板卡硬件组成进行综述的基础上,详细描述了PCI接口IP核、SpaceWire节点IP核以及驱动程序的设计方法,最后通过软件定时方法对本板卡的转换效率进行了测试。本文设计的通信卡具有尺寸小、布线简单、成本低、功耗低等特点,可以满足航天测控领域需求。 展开更多

关键词 PCI总线 spacewire IP核

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面向卫星数据系统的SpaceWire应用模型仿真研究 被引量：5

5

作者 朱晓燕 陶利民 +1 位作者 张伟功 底素然 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2015年第3期616-620,共5页

针对我国未来航天应用的需要,建立了SpaceWire总线在卫星在轨数据系统应用的半物理仿真平台,对SpaceWire总线的仿真应用模型进行了设计与实现.仿真系统采用了冗余容错结构,在节点故障时,能够通过Dijkstra算法重新计算最优通信路径,对路... 针对我国未来航天应用的需要,建立了SpaceWire总线在卫星在轨数据系统应用的半物理仿真平台,对SpaceWire总线的仿真应用模型进行了设计与实现.仿真系统采用了冗余容错结构,在节点故障时,能够通过Dijkstra算法重新计算最优通信路径,对路由表进行动态重构,实现对节点故障的动态容错.另外,通过对SpaceWire总线的通信性能测试结果的分析研究指出,SpaceWire总线在卫星在轨数据系统中可以用于提高总线数据传输的带宽和实时性,然而总线系统的基础可靠性还应当由1553B总线来提供. 展开更多

关键词 spacewire总线 卫星在轨数据系统 系统仿真与测试

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高速SpaceWire协议IP的可靠性增强方法 被引量：3

6

作者 姜宏 杨孟飞 +2 位作者 刘波 刘鸿瑾 龚健 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1071-1079,共9页

针对航天高速SpaceWire总线系统对协议IP的高可靠性要求,提出一种用于静态随机访问存储器(SRAM)型现场可编辑逻辑门阵列(FPGA)的增强三模冗余(TMR)方法。该方法对传统三模冗余和部分三模冗余做了改进,将需要进行三模冗余的原设计分为一... 针对航天高速SpaceWire总线系统对协议IP的高可靠性要求,提出一种用于静态随机访问存储器(SRAM)型现场可编辑逻辑门阵列(FPGA)的增强三模冗余(TMR)方法。该方法对传统三模冗余和部分三模冗余做了改进,将需要进行三模冗余的原设计分为一般单元集和可靠性薄弱的关键单元集,对一般单元集中的每个单元做三模冗余,对关键单元集中的每个单元做顺序四模冗余。给出了顺序四模冗余的可靠度计算式和表决器的布尔表达式。建立了系统可靠性的马尔科夫模型并基于模型开展了可靠性仿真。仿真结果表明增强三模冗余系统的可靠性不仅明显优于传统三模冗余系统,而且优于部分三模冗余系统,使系统可靠性得到有效提高。 展开更多

关键词 高速spacewire 可靠性 三模冗余 顺序四模冗余 现场可编程逻辑门阵列

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星载SpaceWire路由器的研究与设计 被引量：11

7

作者 毛春静 关永 David Jungwirth 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期1904-1909,共6页

为满足航天器有效载荷间高速数据多路传输的未来发展需求,该文研究提出了基于SpaceWire的星载数据路由的设计方案。在SpaceWire总线标准网络层分析的基础上,结合虫孔路由原理构建路由器内部结构,提出了采用无阻断交差开关的SpaceWire路... 为满足航天器有效载荷间高速数据多路传输的未来发展需求,该文研究提出了基于SpaceWire的星载数据路由的设计方案。在SpaceWire总线标准网络层分析的基础上,结合虫孔路由原理构建路由器内部结构,提出了采用无阻断交差开关的SpaceWire路由器设计方案。在Simulink环境下建立了路由器仿真模型,并通过BWR解决了虫孔路由阻塞机制带来的刹车问题,使路由器的满负荷通信下的平均丢包率减少了70%。 展开更多

关键词 卫星通信 空间辐照 spacewire 虫孔路由 带缓冲的虫洞路由

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一种应用于SpaceWire路由器动态部分重构的容错技术 被引量：3

8

作者 钟雪燕 姚睿 鲍小胜 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2013年第3期703-705,共3页

为满足航天器有效载荷间高速数据多路传输未来发展和空间抗辐射的需求,研究了一种应用于SpaceWire路由器动态部分重构的容错技术。在SpaceWire总线标准网络层分析的基础上,对cell矩阵无阻塞路由增添HanMing编码实现纠一检二,当检测出大... 为满足航天器有效载荷间高速数据多路传输未来发展和空间抗辐射的需求,研究了一种应用于SpaceWire路由器动态部分重构的容错技术。在SpaceWire总线标准网络层分析的基础上,对cell矩阵无阻塞路由增添HanMing编码实现纠一检二,当检测出大于一个错误不能纠正时,采用局部重构的方式对有误的单个cell单元进行三重冗余重构,同时采用Partition Pin来代替传统的总线宏作为静态模块和动态模块的传输枢纽,并对容错前后路由器的资源和延时时间进行了评估和比较。实验结果表明,比将整个路由cell矩阵三模冗余,该方法能够节约硬件资源和减少延迟时间。 展开更多

关键词 三模冗余 部分重构 spacewire路由器 PARTITION PIN

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一种星载强容错SpaceWire总线网络拓扑设计与分析 被引量：5

9

作者 牛跃华 赵文彦 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2014年第9期2497-2500,2504,共5页

目前SpaceWire总线应用主要基于单个路由器上连接数个节点设备,构成小型星状网络结构,而对复杂航天器多节点情况下的SpaceWire网络系统应用研究较少。针对航天器高可靠要求,提出一种总线型网络拓扑容错设计方案,对网络工作方式、多层次... 目前SpaceWire总线应用主要基于单个路由器上连接数个节点设备,构成小型星状网络结构,而对复杂航天器多节点情况下的SpaceWire网络系统应用研究较少。针对航天器高可靠要求,提出一种总线型网络拓扑容错设计方案,对网络工作方式、多层次冗余容错机制、系统可靠度和网络传输性能进行了分析推导,结果表明提出的网络拓扑满足星载应用要求。最后根据分析结果提出了SpaceWire网络系统中数据包长、链路速率和节点布局的设计指导原则。 展开更多

关键词 航天器 路由 容错 spacewire 网络拓扑

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使用FPGA设计高可靠SpaceWire路由器 被引量：5

10

作者 姚睿 王梅群 +2 位作者 吴军 胡杰 李明莉 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期86-93,共8页

为了提高系统的可靠性和可用性,提出一种基于静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory,SRAM)型现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的SpaceWire路由器设计方法。路由器通过系统级三模冗余技术加固,采用基于... 为了提高系统的可靠性和可用性,提出一种基于静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory,SRAM)型现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的SpaceWire路由器设计方法。路由器通过系统级三模冗余技术加固,采用基于位流重定位的动态部分刷新技术修复系统中发生的软故障,并提出一种基于工作输入和健康现态的实时状态同步方法,以确保故障模块修复后的状态与其他模块同步。因此,该系统能够进行错误掩蔽和自我修复。在Xilinx Virtex-5 FPGA开发板ML507上对所提出的路由器系统结构和设计方法进行实现和验证。实验结果表明,路由器的可靠性和可用性显著增加,且系统的实时性很好,能保证路由器在整个工作过程中提供正常服务而不会引起系统功能中断或延迟;位流重定位技术的采用将所需存储空间减少三分之二,同时也降低了原始位流本身故障的可能性。 展开更多

关键词 spacewire路由器 现场可编程门阵列 三模冗余 自修复 状态同步 位流重定位

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基于SpaceWire的AOS系统仿真研究 被引量：2

11

作者 王瑞 李国良 李战怀 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2015年第7期1654-1658,共5页

随着卫星电子系统的小型化和智能化,新型智能高速总线SpaceWire日益受到关注.利用基于面向对象的离散事件建模与仿真分析工具—SMAT对基于SpaceWire实现的卫星数管系统设计原型方案进行了建模,模型考虑了具有数据速率变化范围大、具有... 随着卫星电子系统的小型化和智能化,新型智能高速总线SpaceWire日益受到关注.利用基于面向对象的离散事件建模与仿真分析工具—SMAT对基于SpaceWire实现的卫星数管系统设计原型方案进行了建模,模型考虑了具有数据速率变化范围大、具有多业务结构的CCSDS国际标准约定的空间数据系统特点,针对SpaceWire数据传输速率大、网络路由机制和冗余的链路传输等特点进行了仿真.最后设定了一种实验方案,对关心的传输效率、数据延迟、容错能力、负载能力等性能进行了仿真,从而考虑系统设计方案的可行性,系统性能的评价结果可为系统设计人员早期验证及方案改进提供定量依据. 展开更多

关键词 spacewire CCSDS SMAT 系统仿真

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SpaceWire总线冗余备份优化方法 被引量：1

12

作者 王国辉 张晓宇 +1 位作者 关永 刘永梅 《计算机工程》 CAS CSCD 2014年第1期305-308,314,共5页

在现场可编程门阵列(FPGA)资源有限的情况下,提出一种基于FPGA的SpaceWire总线冗余备份优化方法。采用调整内部功能子模块可靠度的方法,实现整个系统的备份优化,提高系统可靠性。根据失效率λ计算节点内各功能子模块的可靠度。基于评分... 在现场可编程门阵列(FPGA)资源有限的情况下,提出一种基于FPGA的SpaceWire总线冗余备份优化方法。采用调整内部功能子模块可靠度的方法,实现整个系统的备份优化,提高系统可靠性。根据失效率λ计算节点内各功能子模块的可靠度。基于评分分配法,计算每个子模块所应达到的可靠度指标。同时从数学角度,基于线性规划理论寻找冗余备份优化问题最优解。仿真实验结果表明,该方法能够在满足可靠度要求的前提下节约FPGA的片上资源。 展开更多

关键词 spacewire总线 冗余备份 系统可靠性 模块可靠度 评分分配 线性规划 优化设计

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一种高速SpaceWire系统设计与验证 被引量：3

13

作者 姜宏 刘淑芬 陈龙 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2019年第3期71-78,共8页

标准SpaceWire总线技术虽然在航天器上应用广泛,但是存在传输速率低的弱点.针对这一不足,首先提出了一种高速SpaceWire系统架构.在此基础上开展了吉比特级SpaceWire终端节点和路由器的FPGA设计,解决了终端节点的物理接口、片上总线、DMA... 标准SpaceWire总线技术虽然在航天器上应用广泛,但是存在传输速率低的弱点.针对这一不足,首先提出了一种高速SpaceWire系统架构.在此基础上开展了吉比特级SpaceWire终端节点和路由器的FPGA设计,解决了终端节点的物理接口、片上总线、DMA,以及路由节点目的端口仲裁模块和组寻址路由模块设计中的关键问题.在测试验证部分,开展了数据传输测试、误码率测试和数据传输率测试,测试结果表明高速SpaceWire系统已具备路由和终端节点的主要功能、指标较先进,具有良好的航天应用前景. 展开更多

关键词 spacewire 终端节点 路由器 FPGA设计 测试验证

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TMR加固的SpaceWire节点的设计与实现 被引量：2

14

作者 刘涛 贺强民 黄伟 《航天返回与遥感》 2012年第4期64-69,共6页

文章根据SpaceWire协议,在FPGA(Field Programmable Gate Array)上用VHDL(Very HighSpeed Integrated Circuit HardwareDescription Language)设计了SpaceWire协议节点软核,并分别使用XTMR(Xilinx Triple Modular Redundancy)软件设计... 文章根据SpaceWire协议,在FPGA(Field Programmable Gate Array)上用VHDL(Very HighSpeed Integrated Circuit HardwareDescription Language)设计了SpaceWire协议节点软核,并分别使用XTMR(Xilinx Triple Modular Redundancy)软件设计和手动代码设计对关键功能模块进行三模冗余设计,在FPGA上实现了SpaceWire节点的功能加固设计,提高了SpaceWire节点软核的可靠性,并与SpaceWire标准设备进行了数据传输,实现了加固的SpaceWire节点与SpaceWire标准设备之间的数据传输。 展开更多

关键词 spacewire IP软核 三模冗余设计 XTMR 现场可编程门阵列

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SpaceWire软核的设计与验证 被引量：2

15

作者 刘涛 黄伟 潘卫军 《航天返回与遥感》 2011年第1期51-58,共8页

介绍了SpaceWire节点软核在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)设计与实现中的难点及时钟域划分和模块划分,并针对Virtex-5系列FPGA的特点给出了相应的实现方式。文章设计的SpaceWire软核在Virtex-5系列FPGA数传电... 介绍了SpaceWire节点软核在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)设计与实现中的难点及时钟域划分和模块划分,并针对Virtex-5系列FPGA的特点给出了相应的实现方式。文章设计的SpaceWire软核在Virtex-5系列FPGA数传电路板上实现了与SpaceWire标准测试设备之间的高速数据传输,经过测试可以实现达到300Mbit/s的传输速率。 展开更多

关键词 spacewire 软核 现场可编程门阵列

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SpaceWire接口三轴加速度计设计 被引量：2

16

作者 凤雷 王庆龙 鲁文帅 《电子测量技术》 2012年第1期25-27,30,共4页

为了提升加速度计的传输速率,加强传输的稳定性,设计了一种带有SpaceWire接口的三轴加速度计。给出了构建基于FPGA的通用性强的SOPC和NIOS II程序的设计方法,详细分析了SpaceWire母体协议DS解码方案的不足,研究并实现了一种新型DS解码算... 为了提升加速度计的传输速率,加强传输的稳定性,设计了一种带有SpaceWire接口的三轴加速度计。给出了构建基于FPGA的通用性强的SOPC和NIOS II程序的设计方法,详细分析了SpaceWire母体协议DS解码方案的不足,研究并实现了一种新型DS解码算法,介绍了为增强三轴加速度计的可配置能力和通用性而开发的支持SpaceWire RMAP高层协议的函数库。最后与SpaceWire路由器、网络管理器搭建了试验网络,验证了本设计的加速度采集功能和多个加速度计之间的通信功能,证明本设计所采集的加速度数据的准确有效,设计的硬件和软件符合ECSS-E-ST-50-12C/51C/52C规范。 展开更多

关键词 spacewire 三轴加速度计 DS解码 FPGA

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可抢占实时星载SpaceWire总线网络研究 被引量：8

17

作者 吴中杰 刘江澜 +3 位作者 宋伟 于俊杰 林景明 赵占锋 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期62-69,共8页

为基于SpaceWire构建统一的星载总线网络,需要保证消息传输的确定性和实时性。针对传统时间触发通信灵活性不足的缺点,提出了一种支持通信任务传输标志符广播的改进时间触发通信SpaceWire总线网络;在此基础上建立了非破坏性可抢占通信机... 为基于SpaceWire构建统一的星载总线网络,需要保证消息传输的确定性和实时性。针对传统时间触发通信灵活性不足的缺点,提出了一种支持通信任务传输标志符广播的改进时间触发通信SpaceWire总线网络;在此基础上建立了非破坏性可抢占通信机制,并讨论了经典的处理器实时调度算法在网络通信中的应用;最后分析比较了SpaceWire的事件触发通信、传统的时间触发通信与所提出的可抢占实时通信的延时性能。研究表明,提出的通信机制能够有效改善信息传输的最坏端到端延时,适合于多种优先级通信任务的实时调度。 展开更多

关键词 星载网络 spacewire 可抢占 实时性 确定性

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基于FPGA的SpaceWire路由器设计 被引量：1

18

作者 张毅刚 刘伟伟 赵光权 《电子测量技术》 2011年第6期64-67,104,共5页

针对SpaceWire的应用需求,在对SpaceWire标准协议及其路由机制介绍的基础上,设计并实现了1种SpaceWire路由器。路由器以FPGA为核心,带有8个SpaceWire链路接口、2个USB总线接口以及1个Time_Code接口,采用Verilog HDL硬件描述语言设计开发... 针对SpaceWire的应用需求,在对SpaceWire标准协议及其路由机制介绍的基础上,设计并实现了1种SpaceWire路由器。路由器以FPGA为核心,带有8个SpaceWire链路接口、2个USB总线接口以及1个Time_Code接口,采用Verilog HDL硬件描述语言设计开发SpaceWire路由器IP核。经过对SpaceWire路由器数据传输的可靠性和实时性测试,结果表明SpaceWire路由器通信速率可达200 Mb/s,数据传输具有较高的可靠性和实时性。 展开更多

关键词 FPGA spacewire路由器 路由矩阵

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用LTL模型检验的方法验证SpaceWire检错机制 被引量：7

19

作者 董玲玲 关永 +3 位作者 李晓娟 施智平 张杰 华伟 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第22期88-94,共7页

SpaceWire是应用于航空航天领域的高速通信总线协议,对SpaceWire设计正确性与可靠性要求极高,由于传统的验证方法,存在不完备性等缺陷,对SpaceWire的严格验证一直是备受关注的问题之一。模型检验以其验证的完备性得到设计人员的重视。... SpaceWire是应用于航空航天领域的高速通信总线协议,对SpaceWire设计正确性与可靠性要求极高,由于传统的验证方法,存在不完备性等缺陷,对SpaceWire的严格验证一直是备受关注的问题之一。模型检验以其验证的完备性得到设计人员的重视。提出用线性时态逻辑(LTL)模型检验的方法验证SpaceWire系统的检错机制。在检错模块中,该方法与用分支时态逻辑(CTL)验证方法相比,BDD分配数和状态数明显减少,提高了验证效率,还验证了错误优先级;对检错模块处理的五种错误的发生进行验证,验证结果均为正确。该方法实现了对检错机制的完备性验证。 展开更多

关键词 形式化验证 spacewire标准 模型检验 分支时态逻辑(CTL) 线性时态逻辑(LTL)

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SpaceWire协议的形式化建模与概率分析 被引量：5

20

作者 李月星 李晓娟 +3 位作者 关永 王瑞 张杰 魏洪兴 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2013年第9期2025-2029,共5页

SpaceWire是应用于航空航天领域的高速通信总线标准,保证其设计的可靠性和正确性至关重要.本文通过概率模型检测的方法对SpaceWire的交换层设计进行形式化建模与量化分析.基于马尔科夫决策过程(MDP)对交换层的链路初始化及正常运行过程... SpaceWire是应用于航空航天领域的高速通信总线标准,保证其设计的可靠性和正确性至关重要.本文通过概率模型检测的方法对SpaceWire的交换层设计进行形式化建模与量化分析.基于马尔科夫决策过程(MDP)对交换层的链路初始化及正常运行过程建立形式化概率模型,模型包括发送方、接收方和信道,提取SpaceWire交换层的4个关键属性,用概率计算树逻辑(PCTL)进行描述,运用PRISM平台对SpaceWire交换层设计进行验证和分析;并获得信道丢包概率不同情况下,链路初始化成功以及正常运行时数据包正确传输的概率,这种定量形式化分析结果可为SpaceWire的设计和实现提供参考依据. 展开更多

关键词 spacewire 概率模型检测 马尔科夫决策过程 PRISM

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