LabVIEW與Space?Wire配合開(kāi)發(fā)

Space?Wire是歐洲航天局開(kāi)發(fā)的一種高速、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、全雙工的串行總線網(wǎng)絡(luò)，以IEEE1355-1995和LVDS?兩個(gè)商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，汲取了1394技術(shù)、ATM技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)考慮了空間應(yīng)用的特點(diǎn)，在故障檢測(cè)與時(shí)間確定性方面做了加強(qiáng)。Space?Wire最高速度可以達(dá)到400Mbps，是目前在航天領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛的高速數(shù)據(jù)總線，已成功應(yīng)用于火星探測(cè)器“Mars?Express”項(xiàng)目、彗星探測(cè)器“Rosetta?Spacecraft”項(xiàng)目和地球環(huán)境遙感衛(wèi)星“Cryosat”項(xiàng)目等。

Space?Wire采用點(diǎn)到點(diǎn)連接的結(jié)構(gòu)，在同一網(wǎng)絡(luò)中可以同時(shí)使用多條總線，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂泻芨叩淖杂啥?。Space?Wire得到較廣泛的應(yīng)用不僅是由于它是一種簡(jiǎn)單、可靠、低功耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，另外他也采用了符合當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展方向的包交換技術(shù)。相比與CSMA/CD以太網(wǎng)、IEEE1394等總線型數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)中數(shù)據(jù)速率不可能超過(guò)連接性能的情況，其優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的增加不會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)可用帶寬的降低，為系統(tǒng)的擴(kuò)展提供了充分的余地。

Space?Wire網(wǎng)絡(luò)是一種正在不斷發(fā)展、完善中的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，新的補(bǔ)充協(xié)議加入到協(xié)議簇中，新的應(yīng)用產(chǎn)品也不斷出現(xiàn)。這種采用交換機(jī)制的高速串行全雙工技術(shù)為載荷數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)向低功耗、可靠、可重用新結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了有效的手段。

為了支持使用LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的客戶，開(kāi)發(fā)了LabVIEW庫(kù)和驅(qū)動(dòng)程序，允許將STAR-Dundee?Space?Wire接口設(shè)備快速集成到EGSE或測(cè)試和驗(yàn)證應(yīng)用程序中。熟悉STAR-Dundee的STAR-SystemAPI套件的客戶可以使用包裝庫(kù)來(lái)控制和配置Windows任何受支持的Space?Wire接口設(shè)備。使用NI-VISA驅(qū)動(dòng)程序，用戶可以連接LabVIEW支持的任何平臺(tái)上的STAR-Dundee?Space?Wire?PCI和cPCI板。

Space?Wire電子結(jié)賬和地面支持設(shè)備的設(shè)計(jì)既昂貴又耗時(shí)。為了幫助緩解這個(gè)問(wèn)題，提供了許多測(cè)試和開(kāi)發(fā)設(shè)備，可用于傳輸和接收Space?Wire流量，并在網(wǎng)絡(luò)上配置和監(jiān)控設(shè)備。用戶可以使用提供的強(qiáng)大API編寫(xiě)自己的自定義應(yīng)用程序。

軟件將STAR-Dundee設(shè)備與LabVIEW相結(jié)合，可提供一種快速開(kāi)發(fā)Space?Wire測(cè)試應(yīng)用程序的方法。

作為L(zhǎng)abVIEW允許快速開(kāi)發(fā)方式的一個(gè)例子，比較選擇所需Space?Wire設(shè)備所需的C代碼量，并將其鏈接速度配置為使用STAR-DundeeVISA驅(qū)動(dòng)程序執(zhí)行相同操作所需的代碼：

提供了兩個(gè)獨(dú)立的LabVIEW解決方案：一個(gè)LabVIEW封裝圍繞現(xiàn)有的STAR-系統(tǒng)庫(kù)，另一個(gè)基于本地LabVIEWNI-VISA驅(qū)動(dòng)程序，可用于LabVIEW支持的所有目標(biāo)。

STAR-System是所有新的和未來(lái)的STAR-Dundee接口和路由器設(shè)備提供的驅(qū)動(dòng)程序和API系統(tǒng)。STAR-System提供高帶寬和低延遲的數(shù)據(jù)包傳輸和接收，以及適用于多種設(shè)備類(lèi)型的一致API接口。支持的設(shè)備包括Space?Wire?USB?Brick?Mk2和Router?Mk2s，以及PCI?Mk2和PCIe板。

STAR-System?LabVIEW封裝提供了對(duì)STAR-System?CAPI導(dǎo)出的每個(gè)函數(shù)的訪問(wèn)，并包含了許多示例VI，這些VI可實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)的SpaceWire任務(wù)，例如設(shè)置路由表、發(fā)送和接收時(shí)間碼以及配置鏈路速度和狀態(tài)。還提供了RMAP數(shù)據(jù)包庫(kù)以及RMAP目標(biāo)和發(fā)起方的示例實(shí)現(xiàn)（如圖2所示）。

使用STAR-System封裝器，LabVIEW應(yīng)用程序可以與主機(jī)上運(yùn)行的其他STAR-系統(tǒng)進(jìn)程共享數(shù)據(jù)。例如，使用STAR系統(tǒng)設(shè)備配置GUI設(shè)置的設(shè)備名稱(chēng)，可以通過(guò)在所有正在運(yùn)行的進(jìn)程中進(jìn)行查看或修改。這可以幫助用戶快速識(shí)別和選擇要使用的所需設(shè)備，而無(wú)需查找序列號(hào)。

CAPI的復(fù)雜性已盡可能抽象化。無(wú)需手動(dòng)分配內(nèi)存即可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包;這由包裝器處理，其中的分組數(shù)據(jù)緩沖器以LabVIEW字節(jié)數(shù)組形式提供。LabVIEW事件用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備偵器和傳輸完成事件。

LabVIEW封裝器的性能與未包裝的STAR-系統(tǒng)性能相比具有優(yōu)勢(shì)，在發(fā)送和接收長(zhǎng)度大于60字節(jié)的包時(shí)性能數(shù)據(jù)大致相同。這些數(shù)字是針對(duì)200Mbit/s的鏈路速度，表明性能接近最大理論數(shù)據(jù)速率（160Mbits/s）。

NI?VISA在硬件和LabVIEW等開(kāi)發(fā)環(huán)境之間提供了標(biāo)準(zhǔn)的編程接口。STAR-Dundee?Space?Wire?NI-VISA驅(qū)動(dòng)程序已作為本地LabVIEW驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)，為STAR-Dundee?PCI系列設(shè)備提供支持。為控制這些設(shè)備而編寫(xiě)的軟件可以部署在任何支持cPCI/PCI和NI-VISA的硬件平臺(tái)上，包括基于Windows的主機(jī)和LabVIEW實(shí)時(shí)目標(biāo)，而不需要修改源代碼。該軟件作為L(zhǎng)abVIEW源提供，帶有密碼保護(hù)框圖，可讓用戶針對(duì)任何目標(biāo)進(jìn)行編譯。

該驅(qū)動(dòng)程序允許使用NI?MAX工具檢測(cè)和控制STAR-Dundee?Space?Wire?PCI卡。

該驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)為直觀的LabVIEW用戶。例如，設(shè)備訪問(wèn)遵循熟悉的“打開(kāi)，執(zhí)行操作，關(guān)閉”，LabVIEW陣列用于傳遞SpaceWire數(shù)據(jù)以發(fā)送和接收函數(shù)。示例實(shí)現(xiàn)軟件環(huán)回設(shè)備：數(shù)據(jù)包在設(shè)備的一個(gè)端口上接收，然后從另一個(gè)端口環(huán)回。通過(guò)檢查接收到的流量并以某種方式對(duì)其進(jìn)行排列，可以輕松地將此示例擴(kuò)展為有用的工具，例如在重新傳輸出另一個(gè)端口之前插入或刪除時(shí)間碼或注入錯(cuò)誤。

LabVIEW的STAR-System封裝器支持當(dāng)前STAR-System庫(kù)提供的所有功能。此包裝器將不斷升級(jí)以支持任何新功能，并與新的STAR系統(tǒng)版本同時(shí)發(fā)布。

NI-VISA驅(qū)動(dòng)程序目前能夠發(fā)送和接收Space?Wire數(shù)據(jù)包，并配置Space?Wire鏈路。RMAP數(shù)據(jù)包庫(kù)?將移植到本地LabVIEW代碼，從而可以與LabVIEW?RT目標(biāo)上的NI-VISA驅(qū)動(dòng)程序一起使用。還將添加錯(cuò)誤注入支持，允許用戶在數(shù)據(jù)流中的給定字節(jié)上注入奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤，以及STAR-SystemAPI提供的所有設(shè)備配置操作。目前，此驅(qū)動(dòng)程序僅支持cPCI/PCIMk2卡，但可以通過(guò)重用現(xiàn)有的頂級(jí)API快速開(kāi)發(fā)USB驅(qū)動(dòng)程序。

LabVIEW是一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可快速開(kāi)發(fā)測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用程序。STAR-DundeeSpaceWire設(shè)備的用戶可以使用現(xiàn)構(gòu)建的Space?Wire封裝庫(kù)和驅(qū)動(dòng)程序，從而利用LabVIEW的功能，從而減少開(kāi)發(fā)測(cè)試和驗(yàn)證工具的時(shí)間和成本。

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