航天器時變計算機體系結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、OBC(OnBoardComputer)是航天器電子系統(tǒng)的核心。隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)、航天技術(shù)的發(fā)展，航天器對OBC性能的要求不斷提高。基于FPGA(FieldProgrammableGateArray)的OBC設(shè)計由于性能和靈活性上的優(yōu)勢逐漸成為航天電子的研究熱點。本論文對OBC的性能和通用性兩個方面進行研究，提出了一種新型的基于FPGA可重構(gòu)技術(shù)的OBC——時變計算機。時變計算機具有高能力密度，高通用性，系統(tǒng)在軌可恢復(fù)性強的特點，

2、能夠通過多種方式實現(xiàn)，并能夠適應(yīng)多種航天器（包括火箭和小衛(wèi)星）的需求。由于FPGA的可編程性，結(jié)合總線型結(jié)構(gòu)的電氣系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)，時變計算機應(yīng)用于不同的航天器時，只需對FPGA內(nèi)部邏輯根據(jù)需求進行重新設(shè)計，而硬件電路部分可以保持相對的穩(wěn)定，因而具有很強的通用性。
　　本文作了以下幾方面研究：
　　首先研究了時變計算機硬件電路的設(shè)計。根據(jù)航天器對OBC的需求、FPGA的特點以及采用總線型的電氣系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)，設(shè)計了時變計算機的硬件

3、電路。時變計算機的硬件電路包括三個單元：處理器單元、配置單元和射頻單元。其中處理器單元和配置單元是設(shè)計的核心。
　　然后研究了在時變計算機中控制算法的實現(xiàn)。研究了時變計算機中實現(xiàn)了控制算法的三種方式：基于軟核的實現(xiàn)方式；基于HDL的實現(xiàn)方式；基于軟硬件協(xié)調(diào)設(shè)計的實現(xiàn)方式。對三種實現(xiàn)方式進行了對比，并給出了就軟核和基于軟硬件協(xié)同設(shè)計的控制算法具體實現(xiàn)。在軟硬件協(xié)同設(shè)計中，研究了采用CORDIC算法進行單精度浮點正余弦計算，并采用可綜