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SpaceWire总线是由欧洲太空局基于两个商用标准IEEE 1355-1995和IEEE 1596.3推出的专门用于空间高速数据传输的一种总线标准。SpaceWire路由器是SpaceWire网络的重要组成部分,可以使主机与外设之间进行高速以及大量的数据交换。然而,采用现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)实现的路由器用于空间环境时,极易受太空中高能粒子辐射而发生单粒子翻转,因此本文研究了基于FPGA的高可靠SpaceWire路由机制,并对其进行了仿真以及板级验证。本文主要内容如下:(1)分析了常用航空航天总线的优缺点,特别是SpaceWire路由器国内外研究进展以及SpaceWire路由器的实现与容错技术现状和存在问题,给出了本文的解决方案。同时,研究了SpaceWire总线的六个子协议,为高可靠SpaceWire路由器设计提供理论依据。(2)在分析典型SpaceWire路由器结构的基础上,给出了高可靠SpaceWire路由器所采用可编程片上系统(System-on-a-Programmable-Chip,SOPC)结构的总体方案,并设计了相应的容错方法与自修复方案;给出了所采用的软、硬件平台及编程语言,并分析了实现自修复所借助的位流重定位技术的原理与实现方法。(3)设计了基于SOPC的单模SpaceWire路由器,编写测试系统进行了仿真验证,并在FPGA开发板上实现了板级验证。设计了基于位流重定位的SpaceWire路由器修复机制测试验证系统,给出了系统设计详细过程,特别是动态部分重构设计和位流重定位设计方法;在FPGA开发板上实现了该验证系统,验证了采用位流重定位技术实现部分配置刷新的可行性,并分析了位流重定位技术对位流存储空间的影响及其所需时间。(4)针对故障模块修复后状态与其他模块不同步的问题,提出了一种基于系统工作输入和健康现态实时自修复三模冗余(Triple Modular Redundancy,TMR)系统状态恢复和同步技术,并以十六进制循环加法器、SpaceWire节点中状态机和接收器缓存为例,对该技术进行了仿真验证。设计了具有状态同步功能的TMR结构的SpaceWire路由器测试系统,并在ML507开发板上进行了板级验证。设计了具有自修复和状态同步功能的TMR结构的SpaceWire路由器节点,并在ML507开发板上搭建测试系统进行了验证;结果表明,系统不仅能够恢复故障模块,而且能保证故障模块修复后的状态与其他两个健康模块同步,且整个过程不会中断系统功能。