面向星载平台多源异构数据接入与调度的CPU-FPGA协同方法

《IEEE Access》：A CPU-FPGA Cooperative Access and Scheduling Method for Multi-source Heterogeneous Data in Spaceborne Networked Platforms

　　

摘要：

针对星载平台从专用链路、离线下行运行向多载荷协同、星上处理、网络互联和服务化接入演进过程中，高速数据平面与主机处理之间的统一接入、缓冲调度、路径切换及协同方面支持不足的问题，本文提出了一种CPU-FPGA协同的多源异构数据接入与调度方法。该方法将高速数据平面分配给FPGA，将服务语义和任务控制分配给CPU，并构建了一个由载荷接口层、语义适配层、缓冲调度层、网络封装层和主机协同层组成的分层架构。通过数据对象映射、路径调度、分区接入和事件触发式主机协同，实现了对TLK2711、RS422、光链等多种异构接口的统一处理，高速数据网络输出，任务链路切换，透明网络服务承载和系统管理控制。基于飞腾D2000V CPU和JFM7K325T-C FPGA的原型系统得以实现，针对目标星载舱内运行环境进行了面向可靠性的设计，并通过多源并行接入、光链路网络输出和主机协同接入实验验证了所提方法。在240小时连续环境测试期间，在真空和高低温循环条件下分阶段反复进行了多源数据注入运行。经测试的各载荷长度下最大无丢失吞吐量的均值为173.8 Mb/s。科学载荷网络输出通道的吞吐量约为3.4 Gb/s。在多源并行测试中，系统仍满足目标原型平台的资源约束。所提方法为多源...

显示更多