Коммуникационное устройство для гальванической развязки ds-линка

Коммуникационное устройство для гальванической развязки ds-линка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение представляет собой коммуникационное устройство (систему) для гальванической развязки DS-линка, расширяющее возможности применения коммуникационного интерфейса SpaceWire [ECSS Standard ECSS-E-50-12А, "SpaceWire, Links, Nodes, Routers and Networks", Issue 1, European Cooperation for Space Data Standardization, February 2003] и относится к цифровой вычислительной технике, а именно к высокоскоростным коммуникационным системам для высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных систем с распределенной обработкой информации и локальным вычислительным сетям. Данное устройство предназначено, в частности, для использования при создании многопроцессорных вычислительных систем с распределенной архитектурой, используемых во встраиваемых применения, в том числе в распределенных бортовых вычислительных комплексах, а также при построении бортовых локальных сетей.

Известен параллельный коммуникационный интерфейс, используемый в коммутаторе LINK-портов для передачи и коммутации данных, представленных в виде байтов [Патент РФ на изобретение RU №2405196 C1. Коммутатор LINK-портов. Опубл. 27.11.2010 Бюл. №33, заявл. 04.05.2009, G06F 15/173 (2006.01)]. Задачей коммутатора является коммутация байтовых данных, поступающих по параллельному интерфейсу в виде сообщений, длина которых задается в заголовке сообщения. Коммутатор LINK-портов обеспечивает множественность путей доставки сообщений, исключение зацикливания сообщений и исключение блокировки сообщений за счет введения механизма таймаутов.

Недостатком данного подхода является необходимость использования сложного протокола коммутации сообщений, при котором через параллельный коммуникационный интерфейс передается значительный объем служебной информации в заголовке сообщения, что определяет высокий процент накладных расходов, снижающий пропускную способность коммуникационного интерфейса при передаче собственно данных. Кроме того, параллельный коммуникационный интерфейс имеет ограничение по длине кабеля, используемого только для соединения близко расположенных устройств на расстояниях, не превышающих нескольких метров.

В качестве другого аналога из уровня техники известен коммуникационный интерфейс, описанный в стандарте FibreChannel [Fibre Channel - Physical Interfaces - 2 (FC-PI-2), ISO 1.25.13.], в котором при передаче данных по последовательному коммуникационному каналу используется преобразование 8b/10b для представления восьмибитовых символов в виде 10-битовых кодов. В устройствах, взаимодействующих через данный коммуникационный интерфейс каждые восемь битов исходной последовательности заменяются 10 битами в соответствии с определенными правилами. В результате для 256 возможных комбинаций из восьми входных битов получается 1024 возможные комбинации для 10 выходных битов. Но разрешенными из этих 1024 комбинаций являются только 256, а остальные - запрещенными. Как правило, такая избыточность используется для того, чтобы повысить помехоустойчивость кодирования (если при приеме обнаруживается запрещенная последовательность, то распознается ошибка передачи). Кроме того, такая избыточность улучшает самосинхронизирующие свойства кода, поскольку исключает возможность появления в цепочке передаваемых битов длинных последовательностей нулей и единиц, что способствует, в конечном счете, повышению надежности работы устройства. При приеме данных осуществляется декодирование 8b/10b, то есть каждой группе из 10 битов сопоставляется восемь битов.

Известно устройство преобразования 8b/10b [US Patent 06977 5 99 B2. 8B/10B encoding and decoding for high speed applications, Apr 30, 2002]. Устройство содержит блок кодирования 8b/10b, выходной 10-разрядный сдвиговый регистр, обеспечивающий преобразование параллельных 10-битовых кодов в последовательный поток битов, выдаваемых в коммуникационный интерфейс, входной 10-разрядный сдвиговый регистр, обеспечивающий обратное преобразование последовательного потока битов в параллельные 10-битовые коды и блок декодирования 8b/10b. Устройство работает на локальной частоте в 10 раз меньшей частоты передачи битов в коммуникационном интерфейсе. Кодирование 8b/10b позволяет применять данный коммуникационный интерфейс для передачи данных в виде последовательности битов по одной линии в каждом направлении на большие расстояния по электрическим кабелям, достигающим несколько сотен метров, а по волоконно-оптическим кабелям - на расстояния порядка километра.

Недостаток устройств, использующих этот коммуникационный интерфейс для передачи кадров, состоит в том, что при этом в заголовке кадра передается значительный объем служебной информации. В случаях, когда в заголовке кадра задана малая длина поля данных, то этот заголовок определяет высокий процент накладных расходов, снижающий пропускную способность коммуникационного интерфейса при передаче собственно данных.

Известен последовательный коммуникационный интерфейс - DS-линк, реализующий способ DS-кодирования (Data-Strobe coding) в соответствии со стандартом SpaceWire [ECSS Standard ECSS-E-50-12A, "SpaceWire, Links, Nodes, Routers and Networks", Issue 1, European Cooperation for Space Data Standardization, February 2003] и широко применяемый для передачи потоков битов между обрабатывающими узлами в бортовых распределенных вычислительных комплексах. Использование в коммуникационном интерфейсе линий данных и строба (D- и S-сигналов) в каждом направлении позволяет обеспечить высокоскоростную передачу битов данных в широком диапазоне скоростей от 2 Мбит/с до 400 Мбит/с. Простая реализация процедуры формирования пакетов данных, основанная на применении служебных (управляющих) символов конца пакета ЕОР (End Of Packet), позволяет передавать символы данных в виде пакетов произвольной длины с низким процентом накладных расходов. Такая возможность упрощает структуру коммутационных узлов (коммутаторов и концентраторов), применяемых для передачи и коммутации битовых потоков от бортовых датчиков к обрабатывающим узлам в распределенных вычислительных комплексах и позволяет повысить пропускную способность интерфейса при передаче собственно данных.

Недостатком интерфейса SpaceWire является наличие джиттера D- и S-сигналов, что затрудняет его использование на расстояниях более 10 метров без ухудшения скоростных параметров интерфейса. Также наличие двух линий осложняет применение гальванической развязки из-за возникающих разных задержек на самой развязке, что существенно уменьшает надежность работы устройств SpaceWire в бортовых распределенных вычислительных комплексах.

Известно устройство коммуникационного интерфейса [PATENT GB №91304711.4. Communication interface for serial transmission of variable length data tokens / Priority 25.05.90, №9011700. Data of filing 24.05.91. Data of publication 27.11.91. Bulletin 91/48 of European Patent Office. Publication number 0458648A2] для использования в коммуникационной системе, обеспечивающей DS-кодирование при передаче данных в последовательном виде и соединяющей, как минимум, два компьютера, причем устройство коммуникационного интерфейса имеет входы данных и стробирования, которые соединены соответственно с линиями данных и стробирования канала приема информации, а выходы данных и стробирования устройства соединены соответственно с линиями данных и стробирования канала выдачи информации коммуникационного интерфейса. Устройство с помощью специальных управляющих символов управления потоком FCT (Flow Control Token) реализует механизм кредитования, позволяющий использовать буферы ограниченного размера для приема и передачи пакетов неограниченной длины.

Недостатком данного устройства коммуникационного интерфейса является ограничение расстояния между взаимодействующими сторонами и отсутствие гальванической развязки, что может вызывать отказы и неисправности из-за коротких замыканий.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является коммуникационная система, использующая для соединения двух хост-систем (компьютеров) в соответствии со стандартом SpaceWire соответственно два устройства коммуникационного интерфейса, взаимодействующих через DS-линк [Патент РФ по заявке на полезную модель №103013. Устройство коммуникационного интерфейса. Опубл. 20.03.2011, заявл. 26.05.2010, H04L 1/00 (2006.01)], каждое из которых имеет соединение с группой выходов системного интерфейса соответствующей хост-системы для передачи данных в DS-линк и соединение с группой входов системного интерфейса этой же хост-системы для передачи в нее принимаемых данных из DS-линка, причем устройство коммуникационного интерфейса (DS-макроячейка) содержит блок выдачи данных, блок приема данных, блок управления и блок управления потоком данных, выход запроса на выдачу символа управления потоком которого соединен с одноименным входом блока выдачи данных, выход готовности выдачи символа управления потоком которого соединен с одноименным входом блока управления потоком данных, входы подтверждения приема символа управления потоком и подтверждения приема информационного символа которого соединены соответственно с одноименными выходами блока приема данных и одноименными входами блока управления, выход статуса которого является одноименным выходом системного интерфейса DS-макроячейки, вход сброса системного интерфейса DS-макроячейки является входом сброса блока управления, первый и второй выходы сброса которого соединены с входами сброса соответственно блока выдачи данных и блока приема данных, вход чтения данных системного интерфейса DS-макроячейки является одноименным входом блока приема данных, выходы принятых данных и состояния буфера приема данных которого являются соответствующими выходами системного интерфейса DS-макроячейки, выход ошибки кредитования блока управления потоком данных соединен с одноименным входом блока управления, третий выход сброса которого соединен с входом сброса блока управления потоком данных, входы подтверждения выдачи информационного символа и разрешения приема данных которого соединены с одноименными выходами соответственно блока выдачи данных и блока приема данных, выход состояния буфера выдачи данных системного интерфейса DS-макроячейки является одноименным выходом блока выдачи данных, входы записи и данных для выдачи системного интерфейса DS-макроячейки являются соответствующими входами блока выдачи данных, вход разрешения передачи символа управления потоком которого соединен с одноименным выходом блока управления, вход состояния которого соединен с одноименным выходом блока приема данных, вход синхронизации которого является входом синхронизации системного интерфейса DS-макроячейки и соединен с одноименными входами блока управления, блока управления потоком данных и блока выдачи данных, выходы данных и стробирования которого являются соответственно выходами данных и стробирования коммуникационного интерфейса DS-макроячейки, входы данных и стробирования которого являются соответственно входами данных и стробирования блока приема информации.

Данное устройство коммуникационного интерфейса (DS-макроячейка) поддерживает в коммуникационной системе, пример построения которой показан на фиг.1а, передачу битов на скоростях до 400 Мбит/с. При этом оно позволяет передавать поток битов данных и стробов в DS-линке (коммуникационном интерфейсе) на частоте в два раза большей локальной частоты, на которой работают все остальные блоки устройства. Однако различное некратное кодирование символов SpaceWire, имеющих различную длину, не позволяет эффективно уменьшить локальную скорость относительно скорости передачи битов.

Недостатком этой коммуникационной системы является ограничение расстояния между взаимодействующими устройствами коммуникационного интерфейса в пределах до 10 метров, на котором обеспечивается максимум быстродействия при передаче данных по DS-линку, однако при превышении этого предела имеет место пропорциональное уменьшение пропускной способности DS-линка. Кроме того, отсутствие возможности использования гальванической изоляции устройств друг от друга, что не позволяет предотвращать отказы и неисправности из-за коротких замыканий.

В основу настоящего изобретения поставлена задача разработки коммуникационного устройства (системы) для гальванической развязки DS-линка, обеспечивающего за счет использования иной схемы кодирования возможность для известных устройств коммуникационного интерфейса в рамках существующих коммуникационных систем, построенных в соответствии со стандартом SpaceWire, осуществлять передачу битов данных на существенно большие расстояния по одножильному кабелю в каждую сторону при сохранении максимально возможного быстродействия, а также повышения надежности за счет возможности применения гальванической изоляции взаимодействующих устройств. Для этого два коммуникационных устройства, связанные кабелем требуемой длины, подключаются в разрыв DS-линка. При этом функции, структура известных устройств коммуникационного интерфейса и схема соединения каждого из них с хост-системой в модулях SpaceWire, определяемые стандартом SpaceWire, а также их скоростные характеристики не претерпевают никаких изменений.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение области применения известных устройств коммуникационного интерфейса, полностью соответствующих стандарту SpaceWire, благодаря обеспечению возможности взаимодействия на расстояниях, которые более чем на порядок превышают ограничения, предусмотренные стандартом SpaceWire, а также достижение более высоких показателей надежности и быстродействия по сравнению с известными аналогами. Предлагаемое коммуникационное устройство может применяться для связи любых устройств, имеющих интерфейс SpaceWire.

Технический результат достигается тем, что в предложенном коммуникационном устройстве для гальванической развязки DS-линка, содержащем DS-макроячейку, выходы данных и стробирования которой являются соответственно выходами данных и стробирования интерфейса DS-линка устройства, входы данных и стробирования которого являются соответственно входами данных и стробирования DS-макроячейки, причем DS-макроячейка содержит блок выдачи данных, блок приема данных, блок управления и блок управления потоком данных, выход запроса на выдачу символа управления потоком которого соединен с одноименным входом блока выдачи данных, выход готовности выдачи символа управления потоком которого соединен с одноименным входом блока управления потоком данных, входы подтверждения приема символа управления потоком и подтверждения приема информационного символа которого соединены соответственно с одноименными выходами блока приема данных и одноименными входами блока управления, выход статуса которого является одноименным выходом системного интерфейса DS-макроячейки, вход сброса системного интерфейса DS-макроячейки является входом сброса блока управления, первый и второй выходы сброса которого соединены с входами сброса соответственно блока выдачи данных и блока приема данных, вход чтения данных системного интерфейса DS-макроячейки является одноименным входом блока приема данных, выходы данных и состояния буфера приема данных которого являются соответствующими выходами системного интерфейса DS-макроячейки, выход ошибки кредитования блока управления потоком данных соединен с одноименным входом блока управления, третий выход сброса которого соединен с входом сброса блока управления потоком данных, входы подтверждения выдачи информационного символа и разрешения приема данных которого соединены с одноименными выходами соответственно блока выдачи данных и блока приема данных, выход состояния буфера выдачи данных системного интерфейса DS-макроячейки является одноименным выходом блока выдачи данных, входы записи и данных системного интерфейса DS-макроячейки являются соответствующими входами блока выдачи данных, вход разрешения передачи символа управления потоком которого соединен с одноименным выходом блока управления, вход состояния которого соединен с одноименным выходом блока приема данных, вход синхронизации которого является входом синхронизации системного интерфейса DS-макроячейки и соединен с одноименными входами блока управления, блока управления потоком данных и блока выдачи данных, выходы данных и стробирования которого являются соответственно выходами данных и стробирования коммуникационного интерфейса DS-макроячейки, входы данных и стробирования которого являются соответственно входами данных и стробирования блока приема информации, введены блок передачи, кодек 8b/10b, блок управления соединением, блок гальванической развязки и блок синхронизации, первый и второй выходы синхронизации которого соединены с входами синхронизации соответственно кодека 8b/10b и DS-макроячейки, выходы данных и признака конца принятого пакета которой соединены соответственно с входами данных и признака конца пакета блока передачи, выход запроса на чтение данных которого соединен с входом чтения данных DS-макроячейки, выходы состояния буфера выдачи и состояния буфера приема которого соединены соответственно с одноименными входами блока передачи, входы разрешения чтения и установления соединения которого соединены соответственно с одноименными выходами блока управления соединением, выходы разрешения записи и признака конца пакета которого соединены соответственно с входами записи и признака конца пакета для выдачи DS-макроячейки, вход данных которой соединен с входом принятого символа 8b блока управления соединением и с информационным выходом кодека 8b/10b, вход сброса которого соединен с входом сброса DS-макроячейки и с выходом сброса блока управления соединением, входы начальной установки и признака символа синхронизации которого соединены соответственно с входом начальной установки устройства и выходом признака символа синхронизации кодека 8b/10b, выход подтверждения синхронизации которого соединен с одноименным входом блока управления соединением, вход синхронизации которого соединен с выходом локальной синхронизации кодека 8b/10b и входом синхронизации блока передачи, выходы символа 8b и признака типа символа которого соединены соответственно с одноименными входами кодека 8b/10b, выход кодированных данных которого соединен с входом блока гальванической развязки, выход битового сигнала Out которого является одноименным выходом устройства, вход битового сигнала In которого является одноименным входом блока гальванической развязки, выход принятых кодированных данных которого соединен с одноименным входом кодека 8b/10b.

Предпочтительно блок передачи содержит первый счетчик, ПЗУ, мультиплексор, первый элемент И, второй элемент И, три входа которого являются соответственно входом разрешения чтения, входом установления соединения и входом состояния буфера приема блока передачи, выход второго элемента И соединен с первым входом первого элемента И и с первым разрешающим входом ПЗУ, управляющий вход которого является входом признака конца пакета блока передачи, вход состояния буфера передачи которого является вторым разрешающим входом ПЗУ, выход запроса на чтение данных блока передачи является выходом первого элемента И, второй инверсный вход которого соединен с третьим разрешающим входом ПЗУ и с выходом переноса первого счетчика, счетный вход которого является входом синхронизации блока передачи, вход данных которого является первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вход которого соединен с выходом констант ПЗУ, выход признака типа символа которого является одноименным выходом блока передачи и соединен с управляющим входом мультиплексора, выход которого является выходом символа 8b блока передачи.

Предпочтительно блок управления соединением содержит дешифратор, триггер разрешения передачи, триггер установления соединения, второй счетчик, первый элемент ИЛИ, второй элемент ИЛИ, схему сброса, выход которой является выходом сброса блока установления соединения, первый вход схемы сброса соединен с выходом ошибки второго элемента ИЛИ и с первым входом сброса триггера установления соединения, выход установления соединения которого соединен со вторым входом схемы сброса и является выходом установления соединения блока управления соединением, вход начальной установки которого соединен с первым входом сброса триггера разрешения передачи, с третьим входом схемы сброса и со вторым входом сброса триггера установления соединения, вход синхронизации которого соединен со счетным входом второго счетчика и входом синхронизации блока управления соединением, входы принятого символа 8b и признака символа синхронизации которого соединены соответственно с первым и вторым входами дешифратора, выход селекции первого символа синхронизации которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с входом установки триггера разрешения передачи, выход селекции второго символа синхронизации дешифратора соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и вторым входом сброса триггера разрешения передачи, выход которого является выходом разрешения чтения блока управления соединением, выходы разрешения записи и признака конца пакета которого являются одноименными выходами дешифратора, разрешающий вход которого соединен с входом подтверждения синхронизации блока управления соединением и с первым инверсным входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом переноса второго счетчика, вход сброса которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ и с входом установки триггера установления соединения.

Данное техническое решение обеспечивает результат за счет применения в коммуникационном устройстве для гальванической развязки DS-линка дополнительного преобразования с помощью 8b/10b кодирования символов SpaceWire, изначально передаваемых по DS-линку. Символы SpaceWire перекодируются в 10-битовые последовательности и передаются из этого коммуникационного устройства в одножильный коммуникационный канал. При приеме последовательности битовых сигналов из одножильного коммуникационного канала в удаленном устройстве осуществляются обратное выделение символов 10b, последующее их преобразование в символы SpaceWire и передача в DS-линк.

Таким образом, минуя два коммуникационных устройства для гальванической развязки DS-линка, взаимосвязанные двумя одножильными кабелями требуемой длины все символы канального и сетевого уровня стандарта SpaceWire без изменения и изъятия передаются из одного модуля SpaceWire в другой в прозрачном режиме, как если бы они были связаны просто DS-линком. В качестве модулей SpaceWire могут применяться как компьютеры (процессорные узлы), так и коммутаторы, порты которых связаны с помощью DS-линков в соответствии со стандартом SpaceWire. В результате этого решения появились условия для удаленного взаимодействия модулей SpaceWire в рамках бортовых распределенных вычислительных комплексов на расстояниях, значительно превышающих разрешенные параметры для кабелей по стандарту SpaceWire. Возможность использования одножильных кабелей для двустороннего соединения предлагаемых коммуникационных устройств создает условия для установки гальванической развязки на входе и выходе каждого из этих устройств. Кроме того, введение в предлагаемом коммуникационном устройстве для гальванической развязки DS-линка кодирования 8b/10b позволило понизить частоту локальной синхронизации относительно передающей в десять раз и упростило реализацию коммуникационного устройства на частоте локальной синхронизации в силу одинаковой кратности символов 8b/10b в отличие от изначально неодинаковой кодировки символов SpaceWire.

Детально сущность данного технического решения поясняется описанием со ссылками на чертежи, где на фиг.1 представлены варианты соединения модулей SpaceWire: а - непосредственное соединение через DS-линк; б - соединение через коммуникационные устройства для гальванической развязки DS-линка. На фиг.2 приведена структурная схема коммуникационного устройства для гальванической развязки DS-линка. На фиг.3 приведена функциональная схема блока передачи. На фиг.4 представлена функциональная схема блока управления соединением. На фиг.5 приведена реализация структурной схемы DS-макроячейки. На фиг.6 приведены временные диаграммы, поясняющие процесс установления соединения в коммуникационном устройстве, на фиг.7 - временные диаграммы, поясняющие процесс управления передачей символов 8b блоком передачи, на фиг.8 - временные диаграммы приема символов 8b в коммуникационном устройстве. На фиг.9(10) - представлена диаграмма состояний коммуникационного устройства. На фиг.10(11) приведен граф машины состояния, описывающий режимы функционирования DS-макроячейки.

Как показано на фиг.2, предлагаемое коммуникационное устройство 1 для гальванической развязки DS-линка содержит DS-макроячейку 2, блок 3 синхронизации, блок 4 передачи, кодек 5 8b/10b, блок 6 управления соединением, блок 7 гальванической развязки, вход 8 сигнала данных D in, вход 9 сигнала стробирования S in, выход 10 сигнала данных D out, выход 11 сигнала стробирования S out, вход 12 начальной установки, выход 13 битового сигнала Out, вход 14 битового сигнала In, выход 15 данных, выход 16 признака конца принятого пакета, выход 17 состояния буфера выдачи, выход 18 состояния буфера приема, первый выход 19 синхронизации, второй выход 20 синхронизации, выход 21 запроса на чтение данных, выход 22 символа 8b, выход 23 признака типа символа, выход 24 признака конца пакета, выход 25 разрешения записи, выход 26 разрешения чтения, выход 27 установления соединения, информационный выход 28, выход 29 признака символа синхронизации, выход 30 подтверждения синхронизации, выход 31 локальной синхронизации, выход 32 кодированных данных, выход 33 принятых кодированных данных, выход 34 сброса.

Блок 4 передачи (см. фиг.3) содержит первый счетчик 35, первый элемент 36 И, второй элемент 37 И, ПЗУ 38, мультиплексор 39, вход 40 данных, вход 41 признака конца пакета, вход 42 состояния буфера выдачи, вход 43 разрешения чтения, вход 44 установления соединения, вход 45 состояния буфера приема, вход 46 синхронизации, выход 47 констант, выход 48 переноса, выход 49 второго элемента 37 И, выход 21 запроса на чтение данных, выход 22 символа 8b, выход 23 признака типа символа.

Блок 6 управления соединением (см. фиг.4) содержит дешифратор 52, триггер 53 разрешения передачи, триггер 54 установления соединения, второй счетчик 55, первый элемент 56 ИЛИ, второй элемент 57 ИЛИ, схему 58 сброса, вход 59 принятого символа 8b, вход 60 признака символа синхронизации, вход 61 синхронизации, вход 62 подтверждения синхронизации, выход 63 селекции первого символа синхронизации, выход 64 селекции второго символа синхронизации, выход 65 поддержки соединения, выход 66 переноса, выход 67 ошибки соединения, вход 12 начальной установки, выход 24 признака конца пакета, выход 25 разрешения записи, выход 26 разрешения чтения, выход 27 установления соединения, выход 34 сброса.

DS-макроячейка 2 (см. фиг.5) содержит блок 70 выдачи данных, блок 71 приема данных, блок 72 управления потоком данных, блок 73 управления, выход 74 подтверждения приема символа управления потоком, выход 75 подтверждения приема информационного символа, выход 76 запроса на выдачу символа управления потоком, первый выход 77 сброса, второй выход 78 сброса, третий выход 79 сброса, выход 80 готовности выдачи символа управления потоком, вход 81 записи, вход 82 данных, вход 83 признака конца пакета для выдачи, вход 84 чтения данных, выход 85 данных, вход 86 синхронизации, выход 87 ошибки кредитования, выход 88 разрешения передачи символа управления потоком, выход 89 состояния, выход 90 подтверждения выдачи информационного символа, выход 91 разрешения приема данных, вход 92 сброса, вход 8 сигнала данных D in, вход 9 сигнала стробирования S in, выход 10 сигнала данных D out, выход 11 сигнала стробирования S out, выход 15 данных, выход 16 признака конца принятого пакета, выход 17 состояния буфера выдачи, выход 18 состояния буфера приема.

На временных диаграммах (см. фиг.6) для процесса установления соединения в коммуникационном устройстве 1 показано: a - изменение сигнала на выходе 31 локальной синхронизации, b - состояние данных на информационном выходе 28, c - изменение сигнала на выходе 29 признака символа синхронизации, d - изменение состояния выхода 27 установления соединения, e - изменение состояния выхода 26 разрешения чтения, f - изменение состояния выхода 34 сброса.

На временных диаграммах (см. фиг.7) для процесса управления передачей символов в блоке 4 передачи показано: a - изменение сигнала на выходе 46 синхронизации, b - состояние данных из DS-макроячейки 2 на входе 40 данных, c - изменение сигнала Not Empty на входе 45 состояния буфера приема, d - изменение состояния входа 41 признака конца пакета, e - изменение состояния выхода 48 переноса, f - изменение состояния выхода 21 запроса на чтение данных, g - изменение состояния данных на выходе 22 символа 8b, h - изменение сигнала на выходе 23 признака типа символа.

На временных диаграммах (см. фиг.8) для процесса приема символов 8b в коммуникационном устройстве 1 показано: а - изменение сигнала на выходе 31 локальной синхронизации, b - состояние данных на информационном выходе 28, c - изменение сигнала на выходе 29 признака символа синхронизации, d - изменение сигнала WE на выходе 25 разрешения записи, e - изменение сигнала признака ЕОР на выходе 24 признака конца пакета, f - состояние данных, записываемых в буфер выдачи данных с входа 82 данных DS-макроячейки 2.

DS-макроячейка 2 предназначена для управления высокоскоростными приемом и передачей пакетов байтовых данных по DS-линку в дуплексном режиме с использованием DS-кодирования символов в соответствии со стандартом SpaceWire. Входы 8 и 9 сигнала данных D in и сигнала стробирования S in коммуникационного устройства 1 DS-линка являются соответственно одноименными входами DS-макроячейки и предназначены для приема последовательных битовых данных, сопровождаемых сигналами стробирования, состояние которых меняется каждый раз, когда состояния двух смежных битовых сигналов не меняются. Выходы 10 и 11 сигнала данных D out и сигнала стробирования S out коммуникационного устройства 1 являются одноименными выходами DS-макроячейки и предназначены для выдачи последовательных битовых данных, сопровождаемых сигналами стробирования. Выход 15 данных DS-макроячейки 2 предназначен для очередной выдачи байта данных принятого пакета и соединен с входом 41 данных блока 4 передачи. Выход 16 признака конца принятого пакета (ЕОР) соединен с входом 42 признака конца пакета блока 4 передачи и представляет собой битовый сигнал, единичное значение которого свидетельствует о том, что предыдущий принятый байт данных на выходе 15 являлся последним в принятом пакете. Представление данных на этих выходах системного интерфейса DS-макроячейки 2 показано в табл.1.

Таблица 1
Кодирование пакетных данных в системном интерфейсе DS-макроячейки 2
Управляющий флаг	Биты данных (ст. … мл.)	Описание
0	X7X6X5X4X3X2X1X0	8 битов данных
1	(Не имеет значения)	Управляющий флаг, показывающий, что предыдущий байт данных является последним в пакете

Состояние выхода 15 данных в том битовом интервале, когда признак ЕОР равен «1», может использоваться для определения дополнительной служебной информации и байтом данных не является. Выход 17 состояния буфера выдачи DS-макроячейки соединен с одноименным входом 42 блока 4 передачи и определяет, заполнен ли буфер выдачи в DS-макроячейке хотя бы наполовину - Half Full (HF). Если буфер выдачи заполнен более чем наполовину, на выходе 17 сигнал HF=1, в противном случае HF=0. Выход 18 состояния буфера приема DS-макроячейки соединен с одноименным входом 45 блока 4 передачи и определяет, состояние «не пусто» - Not Empty (NEm) - буфера приема в DS-макроячейке. Если буфер приема DS-макроячейки не пуст, то на выходе 18 сигнал NEm=1, в противном случае NEm=0.

Блок 3 синхронизации обеспечивает формирование последовательностей синхросигналов, необходимых как для приема-передачи символов SpaceWire по DS-линку, так и для приема-передачи символов 10b в коммуникационный канал In-Out. Первый выход 19 синхронизации соединен с входом 86 синхронизации DS-макроячейки и предназначен для передачи синхросигналов, определяющих как скорость выдачи битовых сигналов DS-линк, так и скорость буферизации символов. Второй выход 20 синхронизации соединен с входом синхронизации кодека 5 8b/10b и предназначен для передачи синхросигналов, определяющих скорость выдачи битовых сигналов в коммуникационный канал Out.

Блок 4 передачи предназначен для формирования из байтов данных принимаемого пакета символов 8b и подготовки последовательности их выдачи из коммуникационного устройства 1 в канал Out. Выход 21 запроса на чтение данных блока 4 передачи соединен с входом 84 чтения данных DS-макроячейки. Выход 22 символа 8b блока 4 передачи соединен с одноименным входом кодека 5 8b/10b и предназначен для передачи восьмиразрядного символа 8b, который соответствует либо считанному из DS-макроячейки байту данных, либо коду специального символа синхронизации. Выход 23 признака типа символа соединен с одноименным входом кодека 5 8b/10b и определяет, какой тип символа 8b выставлен на выходе 22. Если однобитовый признак типа равен «О», то в качестве символа 8b передается символ данных, при значении признака, равного «1», в кодек 5 передается один из нескольких используемых специальных символов синхронизации.

Кодек 5 8b/10b предназначен для преобразования восьмиразрядных символов в 10-разрядные символы стандарта 8b/10b и обратно, а также обеспечивает поддержку синхронизации в коммуникационном канале In-Out. Информационный выход 28 кодека 5 8b/10b соединен с входом 80 данных DS-макроячейки 2 и с входом 60 принятого символа 8b блока 6 управления соединением и предназначен для передачи сформированного восьмиразрядного символа 8b. Выход 29 признака символа синхронизации кодека 5 8b/10b соединен с одноименным входом 59 блока 6 управления соединением и определяет, какие символы 8b на выходе 28 не являются байтами данных. Выход 30 подтверждения синхронизации кодека 5 8b/10b соединен с одноименным входом 63 блока 6 управления соединением. Единичное значение сигнала на этом выходе означает наличие синхронизации, которая выделена в кодеке 5 из последовательности битовых сигналов, поступающих из коммуникационного канала In. Выход 31 локальной синхронизации кодека 5 8b/10b соединен с входом 46 синхронизации блока 4 передачи и входом 62 синхронизации блока 6 управления соединением и обеспечивает передачи синхросигналов, определяющих скорость приема символов 8b. Выход 32 кодированных данных кодека 5 8b/10b соединен с входом блока 7 гальванической развязки и обеспечивает выдачу битовых сигналов сформированных 10-разрядных символов 10b. Вход принятых кодированных данных кодека 5 8b/10b соединен с одноименным выходом 33 блока 7 гальванической развязки и обеспечивает прием битовых сигналов 10-разрядных символов 10b. Формат символов 8b, которые поступают в кодек 5 8b/10b из блока 4 передачи и выдаются из кодека 5 8b/10b в блок 6 управления соединением и DS-макроячейку 2, приведен в табл.2.

Блок 6 управления соединением предназначен для выделения в потоке принимаемых символов 8b специальных символов синхронизации для поддержки связи между взаимодействующими через коммуникационный канал In-Out коммуникационными устройствами 1. Выход 25 разрешения записи блока 6 управления соединением соединен с входом 81 записи DS-макроячейки 2 и предназначен для разрешения записи, когда на выходе 28 кодека 5 8b/10b выставлен очередной байт данных. Выход 24 признака конца пакета блока 6 управления соединением соединен с входом 83 признака конца пакета для выдачи DS-макроячейки 2 и определяет, что предыдущий байт данных, выставленный на выходе 28 кодека 5 8b/10b, был последним в пакете. Выход 26 разрешения чтения блока 6 управления соединением соединен с одноименным входом 43 блока 4 передачи. Единичное значение на выходе 26 означает наличие свободного буферного пространства в устройстве-приемнике, достаточного для приема через коммуникационный канал In-Out байтов данных, выдаваемых из блока 4 передачи. Выход 27 установления соединения блока 6 управления соединением соединен с одноименным входом 44 блока 4 передачи. Единичное значение на выходе 27 означает, что имеется соединение между взаимодействующими коммуникационными устройствами 1 и возможна выдача информации. Вход 12 начальной установки устройства 1 является входом начальной установки блока 6 управления соединением и пред