一种并行体制的多样性星载电子设备制造技术

本发明专利技术公开了一种并行体制的多样性星载电子设备，采用双总线实现系统的通讯拓扑，通讯模块完成总线桥接和两条总线的信息交互；第一类的功能模块通过主从并行、对称并行或者机群并行的组织架构连接第一总线，并通过流控制方式与第一总线进行通讯；流控制方式包括按数据源、数据宿主、数据加工划分数据通讯过程为若干层逐层响应的处理流水过程；辅助控制器维护第二总线，独立预先采集来自于第二类的功能模块的数据，并将数据存储在片外扩展存储器内，周期性维护第二类的功能模块。利用片内存储资源、片外扩展存储器实现了层次时分时复用的系统存储结构。

【技术实现步骤摘要】
一种并行体制的多样性星载电子设备
本专利技术涉及空间飞行器
，特别涉及一种并行体制的多样性星载电子设备。
技术介绍
随着空间飞行器在轨道控制、测量精度要求的提升以及空间飞行器小型化、低成本的发展趋势。飞行器平台的星载电子设备设计也因应用需求向高性能，一体化、小型化、产品化的要求发展。受进口元器件采购的限制，使目前国内进行星载电子设备的研制受到了较多限制。同时空间应用环境的特殊性也限制了宇航器件的设计工艺，造成空间应用的处理芯片运行速率不高，性能不足的现状。如图1所示为现有的星载电子设备结构较为成熟，按照功能区分主要有:控制单元、测量单元、执行单元、存储单元、通讯单元以及供电单元，各个单元完成各自的功能。按设备的电气特性，又可对其进行第二级组织区分，对应上一级中的各功能单元。包括基于1750指令系统的16位计算模块，基于SRARC指令系统的协处理模块，模拟信息采集模块，高精度模拟量采集模块和驱动模块，数字驱动模块，存储模块，专用数字通讯模块，多功能通讯模块，电源模块。目前空间飞行器的内部通讯结构均采用各研制单位按产品应用特点定义。造成协同设计的复杂性增大。且现有国内星载电子设备的存储结构较为简单，有采用软件实时调度的数据操作方式简化硬件的存储资源，有通过大规模SRAM型FPGA片内存储器实现。通过软件方式实时接口处理方式，不仅存在对硬件接口维护能力的不足，同时存在增加软件切换开销，造成软件负荷过大和系统整体性能的降低。采用SRAM型FPGA使系统的扩展存储资源受到了 FPGA规模的限制，且SRAM型FPGA易单粒子翻转的特点使其不能应用于关键的星载电子设备。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供了一种并行体制的多样性星载电子设备。本专利技术通过以下技术方案实现: 一种并行体制的多样性星载电子设备，包括通讯模块在内的若干功能模块，功能模块包括:总线控制器、辅助控制器、片内存储器以及片外扩展存储器； 总线控制器连接一第一总线，总线连接若干功能模块中的第一类的功能模块，辅助控制器连接一第二总线，第二总线连接若干功能模块中的第二类的功能模块，第一总线与第二总线通过通讯模块通讯连接；总线控制器与辅助控制器连接片外扩展存储器，以桥接互联第一总线和第二总线；第一类的功能模块通过主从并行、对称并行或者机群并行的组织架构连接第一总线，并通过流控制方式与第一总线进行通讯； 对称并行的组织架构包括:多个第一类的功能模块分别通过其总线控制器竞争成为第一总线的主控模块，并与其他功能模块进行通讯；主从并行的组织架构包括:定义一功能模块为主控模块，通过访问式连接其他功能模块进行事务分配；机群并行的组织包括:若干功能模块组成一功能子系统，若干功能子系统在第一总线上进行资源共享和信息融合；流控制方式包括按数据源、数据宿主、数据加工划分数据通讯过程为若干层逐层响应的处理流水过程； 辅助控制器维护第二总线，独立预先采集来自于第二类的功能模块的数据，并将数据存储在片外扩展存储器内，周期性维护第二类的功能模块。较佳的，流控制方式包括按数据源、数据宿主、数据加工划分数据通讯过程为若干层逐层响应的处理流水过程包括四级流水过程:处理器访问响应级、主控模块的总线通讯级、功能模块的总线响应级和功能模块的实施执行级的逐层响应处理流水过程。较佳的，功能模块的片外扩展存储器中的数据预先映射与对应的端口地址，在总线请求读取操作时，判断操作地址与预取地址是否一致，若一致则立即响应读取操作，并进行下一地址的预取，若不一致则请求总线等待，并按操作地址访问片外扩展存储器，完成后结束总线等待并进行下一地址的预取。较佳的，第一总线为CPCI总线，用以连接大信息吞吐量的功能模块。较佳的，第二总线为片上总线，用以连接低速率的功能模块。较佳的，第一总线与第二总线采用独立驱动控制。本专利技术通过系统组织，通讯拓扑和存储结构的创新和优化，实现星载电子设备计算能力，信息吞吐，系统扩展及增量扩展性的提升。以面向应用的功能扩展方式实现星载电子设备多样性的应用，完善了针对应用环境的可靠性增长设计。是一种具有高性能，强扩展、高可靠、低成本并具有向下兼容的多样性星载电子设备。【附图说明】图1所示的是现有星载电子设备的结构示意图； 图2是本专利技术中的双总线扩展原理框图； 图3是本专利技术中基于流水的总线通讯数据流图； 图4是本专利技术中对称并行方式的系统组织原理框图； 图5是本专利技术中主协并行方式的系统组织原理框图； 图6是本专利技术中模块级机群的系统组织原理框图； 图7是本专利技术中星载控制计算机的系统组织原理框图； 图8是本专利技术中星载数据管理计算机的系统组织原理框图； 图9是本专利技术中片上总线构建的单总线原理组织框图； 图10是本专利技术中CPCI总线构建单总线系统原理组织框图； 图11是本专利技术中计算模块原理框图； 图12是本专利技术中模拟量信息采集模块原理框图； 图13是本专利技术中高精度模拟量采集与驱动模块原理框图； 图14是本专利技术中专用数字通讯模块原理框图； 图15是本专利技术中多功能数字通讯模块原理框图； 图16是本专利技术中基于端点控制的存储系统原理框图。【具体实施方式】以下将结合本专利技术的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本专利技术的一部分实例，并不是全部的实例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。为了便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本专利技术实施例的限定。本专利技术提供一种并行体制的多样性星载电子设备，本专利技术是在现有星载电子设备研制保障条件的基础上，针对星载电子设备在运行时对空间和时间资源的使用需求，通过系统组织结构、通讯拓扑、存储结构的优化、组织，实现的新型体制和系统组织方式的多样性星载电子设备。为实现星载电子设备向高性能、强扩展、高可靠、长寿命、低成本的应用要求，本专利技术采用标准CPCI总线构建了系统自适应并行处理组织；采用CPCI总线和扩展片上总线构建系统并行的通讯拓扑；采用“代理”方式的通讯和扩展逻辑管理；采用多级分时共享缓存实现多应用系统的单存储载体的数据存储；实现了面向应用的多样性系统。如图2所示，系统采用双内总线的通讯方式，并以桥接和硬件“代理”的方式维护二级总线。为保证系统的通讯吞吐和系统通讯带宽，系统的扩展性和增量扩展能力，接口设计的通用性和标准化。本系统采用了 CPCI总线作为设备的主通讯总线，各功能模块可通过标准CPCI总线接口接入系统。该接口的电气特性的定义、功能节点的定义，接插件的选型和尺寸大小的定义均采用国际标准。因此，在应用上具有通用性和便于协同设计的优势；CPCI接口最高近Gbps通讯带宽和最大256的功能扩展能力，有效支撑了系统的通讯性能和扩展及增量扩展的能力，为设备实现多样性应用提供了保障。设备通过标准总线CPCI屏蔽了处理器自身的体系特征，实现了同构和异构并存的并行处理体制。考虑到空间飞行器产品在应用时对设计成熟度和继承性要求，系统设计仍保留了传统的系统接入方式。采用向下兼容的传统片上总线接口作为系统内的第二条通讯总线。该接口采用存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并行体制的多样性星载电子设备，包括通讯模块在内的若干功能模块，其特征在于，所述功能模块包括：总线控制器、辅助控制器、片内存储器以及片外扩展存储器；所述总线控制器连接一第一总线，所述总线连接所述若干功能模块中的第一类的功能模块，所述辅助控制器连接一第二总线，所述第二总线连接所述若干功能模块中的第二类的功能模块，所述第一总线与所述第二总线通过所述通讯模块通讯连接；所述总线控制器与所述辅助控制器连接所述片外扩展存储器，以桥接互联所述第一总线和所述第二总线；所述第一类的功能模块通过主从并行、对称并行或者机群并行的组织架构连接所述第一总线，并通过流控制方式与所述第一总线进行通讯；所述对称并行的组织架构包括：多个第一类的功能模块分别通过其总线控制器竞争成为所述第一总线的主控模块，并与其他功能模块进行通讯；所述主从并行的组织架构包括：定义一功能模块为主控模块，通过访问式连接其他功能模块进行事务分配；所述机群并行的组织包括：若干功能模块组成一功能子系统，若干所述功能子系统在所述第一总线上进行资源共享和信息融合；所述流控制方式包括按数据源、数据宿主、数据加工划分数据通讯过程为若干层逐层响应的处理流水过程；所述辅助控制器维护所述第二总线，独立预先采集来自于所述第二类的功能模块的数据，并将数据存储在所述片外扩展存储器内，周期性维护所述第二类的功能模块。...

【技术特征摘要】
1.一种并行体制的多样性星载电子设备，包括通讯模块在内的若干功能模块，其特征在于，所述功能模块包括:总线控制器、辅助控制器、片内存储器以及片外扩展存储器； 所述总线控制器连接一第一总线，所述总线连接所述若干功能模块中的第一类的功能模块，所述辅助控制器连接一第二总线，所述第二总线连接所述若干功能模块中的第二类的功能模块，所述第一总线与所述第二总线通过所述通讯模块通讯连接；所述总线控制器与所述辅助控制器连接所述片外扩展存储器，以桥接互联所述第一总线和所述第二总线； 所述第一类的功能模块通过主从并行、对称并行或者机群并行的组织架构连接所述第一总线，并通过流控制方式与所述第一总线进行通讯； 所述对称并行的组织架构包括:多个第一类的功能模块分别通过其总线控制器竞争成为所述第一总线的主控模块，并与其他功能模块进行通讯；所述主从并行的组织架构包括:定义一功能模块为主控模块，通过访问式连接其他功能模块进行事务分配；所述机群并行的组织包括:若干功能模块组成一功能子系统，若干所述功能子系统在所述第一总线上进行资源共享和信息融合； 所述流控制方式包括按数据源、数据宿主、数据加工划分数据通讯过程为若干层逐层响应的处理流水过程； 所述辅助控制器维护所述第二总线，独立预先采...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓强，
申请(专利权)人：上海航天电子通讯设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31