航天器時(shí)變計(jì)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(duì)星載計(jì)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(jí)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(jì)很難同時(shí)滿足以上諸多要求，可重構(gòu)計(jì)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(jì)算技術(shù)的星載計(jì)算機(jī)——時(shí)變計(jì)算機(jī)的研究工作，針對(duì)時(shí)變計(jì)算機(jī)功能切換、在軌硬件升級(jí)、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(jì)。
　　根據(jù)時(shí)變

2、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)與整體方案，對(duì)時(shí)變計(jì)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(chǔ)器的配置方案；通過FPGA各種配置方式的比較，選擇快速被動(dòng)并行（FPP）的重構(gòu)方式，并進(jìn)行配置單元硬件電路設(shè)計(jì)，為時(shí)變計(jì)算機(jī)原理樣機(jī)研制生產(chǎn)提供相應(yīng)設(shè)計(jì)支持。
　　在時(shí)變計(jì)算機(jī)重構(gòu)方案分析基礎(chǔ)上，采用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)重構(gòu)控制軟件，完成微控制

3、器對(duì)FPGA功能切換控制、FPGA故障監(jiān)測(cè)與修復(fù)、系統(tǒng)硬件升級(jí)包上傳與系統(tǒng)硬件升級(jí)控制、軟件自身的在軌升級(jí)等工作。
　　為了驗(yàn)證重構(gòu)控制硬件與軟件設(shè)計(jì)，構(gòu)建了基于時(shí)變計(jì)算機(jī)原理樣機(jī)的閉合回路仿真平臺(tái)，并在平臺(tái)中進(jìn)行了對(duì)日定向和對(duì)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(cè)重構(gòu)時(shí)間，在重構(gòu)控制軟件中嵌入測(cè)量模塊。驗(yàn)證結(jié)果表明：時(shí)變計(jì)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(shí)判斷并進(jìn)行成功