航天器時變計算機(jī)可重構(gòu)技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著衛(wèi)星規(guī)模逐漸向微小型化發(fā)展，衛(wèi)星對星載計算機(jī)提出越來越多的要求：微型化、多功能、高性能、在軌硬件升級以及自我故障修復(fù)等。傳統(tǒng)基于ASIC或通用處理器的設(shè)計很難同時滿足以上諸多要求，可重構(gòu)計算技術(shù)的航天應(yīng)用為這一問題帶來可行的解決方案。
　　本文根據(jù)基于可重構(gòu)計算技術(shù)的星載計算機(jī)——時變計算機(jī)的研究工作，針對時變計算機(jī)功能切換、在軌硬件升級、以及自我故障修復(fù)等要求，進(jìn)行系統(tǒng)重構(gòu)的理論分析與軟硬件設(shè)計。
　　根據(jù)時變

2、計算機(jī)設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)與整體方案，對時變計算機(jī)核心器件——StratixIIFPGA(FieldProgrammableGateArray)的重構(gòu)進(jìn)行了充分的論證與分析，確定了采用微控制器＋大容量存儲器的配置方案；通過FPGA各種配置方式的比較，選擇快速被動并行（FPP）的重構(gòu)方式，并進(jìn)行配置單元硬件電路設(shè)計，為時變計算機(jī)原理樣機(jī)研制生產(chǎn)提供相應(yīng)設(shè)計支持。
　　在時變計算機(jī)重構(gòu)方案分析基礎(chǔ)上，采用匯編語言設(shè)計重構(gòu)控制軟件，完成微控制

3、器對FPGA功能切換控制、FPGA故障監(jiān)測與修復(fù)、系統(tǒng)硬件升級包上傳與系統(tǒng)硬件升級控制、軟件自身的在軌升級等工作。
　　為了驗證重構(gòu)控制硬件與軟件設(shè)計，構(gòu)建了基于時變計算機(jī)原理樣機(jī)的閉合回路仿真平臺，并在平臺中進(jìn)行了對日定向和對地定向兩種模式的功能切換以及故障處理等工作，為了監(jiān)測重構(gòu)時間，在重構(gòu)控制軟件中嵌入測量模塊。驗證結(jié)果表明：時變計算機(jī)能夠順利完成不同工作模式之間的切換工作，當(dāng)FPGA出現(xiàn)故障，微控制器能夠及時判斷并進(jìn)行成功