Details

Цель работы заключается в разработке протокола взаимодействия по интерфейсам Modbus и SpaceWire с обеспечением совместимости на уровне форматов данных, обработки ошибок, временных параметров для интеграции промышленных устройств в бортовые сети космических аппаратов. Работа проведена на базе предприятия АО «НИИ «Субмикрон». В ходе работы были проанализированы ключевые особенности протоколов Modbus RTU и SpaceWire, выявлены их фундаментальные различия в архитектуре, форматах данных и методах управления передачей. Использовались методы сравнительного анализа стандартов, моделирования интероперабельности и экспериментальной верификации на отладочной плате STM32F407G-DISC1. В результате была разработана модель межпротокольного преобразования, включающая: спецификацию форматов данных, алгоритмы обработки ошибок, временные параметры синхронизации. Полученные результаты позволяют рекомендовать усовершенствование алгоритма за счёт: внедрения DMA для UART и LVDS, что снизит нагрузку на CPU и повысит надёжность, добавления таймаут-контроля. Перспективным направлением дальнейших исследований является разработка специализированного SerDes-интерфейса для аппаратной реализации высокоскоростного LVDS-канала, способного обеспечить надёжную передачу данных в условиях жёстких требований космических миссий.

The objective of this work is to develop a protocol for interaction between Modbus and SpaceWire interfaces, ensuring compatibility at the level of data formats, error handling, and timing parameters to integrate industrial devices into onboard networks of spacecraft. The research was conducted at JSC "NII Submicron" . The study analyzed the key features of the Modbus RTU and SpaceWire protocols, identifying their fundamental differences in architecture, data formats, and transmission control methods. The methodology included comparative analysis of standards, interoperability modeling, and experimental verification using the STM32F407G-DISC1 development board.  As a result, a cross-protocol conversion model was developed, encompassing data format specifications, error-handling algorithms, and synchronization timing parameters. The findings suggest algorithm improvements, such as implementing DMA for UART and LVDS to reduce CPU load and enhance reliability, as well as adding timeout control mechanisms.  A promising direction for future research is the development of a specialized SerDes interface for hardware implementation of a high-speed LVDS channel, capable of ensuring reliable data transmission under the stringent requirements of space missions.  This work contributes to solving the critical challenge of integrating industrial and aerospace communication standards in spacecraft onboard systems.