基于ADSP-SC589的星载计算机模拟器设计与实现

摘要

随着航天技术的发展，卫星逐渐向功能多样化、小型化方向发展。星载计算机作为小卫星的控制系统中枢，其高性能、高可靠性、低成本、低功耗一直是设计追求的目标。传统上星载计算机由专用航空器件研制，但是由于其在性能、功耗和成本方面的限制，近年来逐渐被COTS星载计算机所代替。为了进一步提升星载计算机的性能，现代COTS星载计算机采用多机并行体系结构，但是这样也带来了缺陷，COTS星载计算机易受太空高能粒子的辐射而造成系统发生故障，另外由于星载任务是并行任务，需要不同任务之间的通信，因此多机并行系统需要高速通信链路的支持，由此会造成系统复杂性的提升。针对以上两个问题本文提出了基于多核处理器的星载计算机模拟器系统结构，研究了其双机温备冗余工作方式并对其功能进行实现。 针对多机并行星载计算机多机通信的复杂性问题，本文提出了基于ADSP-SC589三核处理器的体系结构并对其进行实现。本文设计的基于ADSP-SC589的星载计算机模拟器采用类似套接字的MCAPI通信方式，不需要高速链路的支持，可以很大程度上简化多机并行系统的体系结构，同时其在功耗和体积方面也要优于多机并行星载计算机系统。本文详细介绍了星载计算机模拟器系统的实现过程，包括核心板实现、底板实现和电源板实现。 针对COTS星载计算机模拟器的容易受到高能粒子干扰而发生故障问题，本文提出星载计算机双机冗余体系结构。本文设计了星载计算机模拟器双机冗余的工作方式，在仲裁器的控制下，当工作机发生故障时，星载计算机模拟器可以实现自动/手动切机处理功能，可以满足星载计算机基本容错功能要求。 本文在星载计算机模拟器实现的基础上对星载计算机模拟器单机功能和双机冗错工作方式进行了测试。单机测试主要包括核心板功能模块测试和单机通信接口测试，双机测试主要对双机的仲裁切换方式进行了测试。测试结果表明，星载计算机模拟器可以满足系统功能要求。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 星载计算机的研究背景及发展趋势

1.3 课题的主要工作

1.4 论文的组织结构

第2章 星载计算机可靠性技术研究

2.1 容错技术基本概念

2.2 故障的原理

2.3 星载计算机中的冗错技术

2.4 故障注入技术研究

2.5 本章小结

第3章 星载计算机模拟器系统方案设计

3.1 功能及指标要求

3.2 器件的选型

3.3 硬件体系结构设计

3.4 容错方案设计

3.5 软件平台设计

3.6 本章小结

第4章 星载计算机模拟器系统实现

4.1 核心板实现

4.2 底板实现

4.3 接口板实现

4.4 本章小结

第5章 星载计算机模拟器样机评测

5.1 星载计算机模拟器样机

5.2 测试方案及测试内容

5.3 核心板功能模块测试

5.4 通信接口测试

5.5 双机冗余工作模式测试

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢