由于微电子学和集成电路技术等电子科学相关技术不断进步,航天领域的卫星小型化、集成化也随之发展起来,小卫星已成为世界航天活动高速发展的主要驱动力和重要发展领域。近年来,国际各类研究机构对小卫星领域开展了大量预言性和探索性的研究。其中最具代表性的便是美国“芯片卫星”(Chip Sat)项目,该项目将航天微系统技术从单一部件级提升到整颗卫星的级别,加速了航天飞行器设计向超小型化方向的发展。空间综合电子系统是整个卫星的核心,也是芯片卫星工程设计的重点。而其中的空间数据网络作为数据可靠和实时传输的主要通道,在整个系统中的作用同样重要。Space Wire作为欧洲多家科研机构联合推出的一套高速、串行,全双工的数据网络标准,目前已经在多个空间任务中得到成功的应用。本文在充分调研的基础上,阐述了Space Wire总线的国内外应用发展现状,特别对Space Wire相关芯片研制情况进行了重点介绍,之后着重论述了Space Wire基础协议以及上层RMAP协议的特点和工作机制,明确了本文的研究方向和主要工作内容。首先,针对Space Wire总线网络化的特点并结合芯片应用中的实际问题,搭建Space Wire网络通信的数学模型,推导出一套关键通信节点的计算方法和缓存分配算法,实现对网络中每个路由节点的缓存容量进行优化配置。其次,针对星载数据网络中大容量存储单元特有的工作机制,讨论Space Wire总线和大容量存储单元中数据流工作特点,提出了一种专用于大容量存储的Space Wire传输层协议标准。其简化了繁琐的数据包操作过程,降低了网络拥塞的可能性,提高了整个Space Wire网络的性能。通过前面的研究与分析并结合实际应用中数据传输需求,提出了一套Space Wire数据网络系统,重点表述了Space Wire载荷终端和管理终端两大核心单元的结构设计。最后,依据相关研究、分析、设计和验证,完成了Space Wire总线控制器在“龙芯”处理器芯片里的集成设计。在有限的资源条件下实现了Space Wire协议的节点和路由器设计。每个节点支持最高400Mbps的数据流处理;整个控制器实现了对每个节点独立的控制和管理,提高了整个Space Wire控制器在使用过程中的灵活性。本课题对Space Wire总线在芯片卫星中的关键技术进行了研究与分析。其所具有的高传输率、高可靠性、通用性、网络化能够很好的满足芯片卫星以及未来航天领域对高速总线的需求;对Space Wire网络层和传输层的研究为总线延时可控提供了有效的解决方案;基于“龙芯”的Space Wire控制器设计则在芯片化的道路上迈出了重要一步。本课题的工作具有较强的实际意义,同时对未来Space Wire技术的相关研究,具有启发和借鉴意义。