一种基于386EX CPU的嵌入式计算机系统技术方案

一种基于３８６ＥＸ　　ＣＰＵ的嵌入式计算机系统，包括一３８６ＥＸ　　ＣＰＵ中央处理单元、静态随机存储芯片、快闪存储芯片、电平转换芯片、ＲＳ２３２连接芯片和看门狗芯片，其特征在于还包括一实时差错检测与纠错芯片、底板连接器、ＤＤＣ６１５８０协议芯片及实时多任务操作系统，其中，所述中央处理单元、所述实时差错检测与纠错芯片、所述底板连接器、所述静态随机存储芯片、所述ＤＤＣ６１５８０协议芯片与所述快闪存储芯片之间通过数据总线和地址总线进行通讯，通过控制信号进行操作控制，所述看门狗芯片与所述中央处理单元相连，所述ＲＳ２３２连接芯片通过电平转换芯片与中央处理单元相连，所述实时多任务操作系统支持对系统硬件驱动的访问。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一嵌入式计算机系统，尤其涉及一种应用于航空航天领域内的一种基于386EX CPU的嵌入式计算机系统。
技术介绍
航天计算机由于其处理数据量大、严酷的生存环境和艰难的维护条件，对可靠性与处理性能要求非常高，以往的星载计算机采用的CPU一般为8086或是80C186，如东方红三号星载计算机和航天清华一号小卫星，少量采用80386，如哈尔滨工业大学研制的立体测绘小卫星，同时，星载计算机中的静态随机存储器(SRAM)抗单粒子辐射而发生数据错误的方法都采用专用纠错检错芯片外加时序控制逻辑实现，如中巴地球资源卫星“资源一号”星载计算机，其采用Harris公司生产的54HC630检错纠错芯片，外加检错纠错控制逻辑电路。这种星载计算机的单机处理能力低，集成度不高。另外，对于CPU资源较少，任务比较简单的软件，程序员可以在应用程序中自己管理整个系统资源，而不需要操作系统，但对于比较复杂的嵌入式系统，CPU资源非常大，而目前大部分星载计算机上未采用操作系统，少量采用类似DOS的单任务操作系统，其可维护性差、开发效率低。不仅影响应用系统软件的可靠性，而且不利于软件的集体开发，影响软件的开发效率，同时使软件的维护性大打折扣，影响软件的共享和继承。不能满足进行大型、综合性空间实验，进行深空探索，实现航天器的自主控制和对高速数据的综合处理的要求。随着我国航天工程的发展，现有航天计算机系统越来越不能满足对计算机系统的处理能力、集成度、体积、重量和对软件可维护性等方面的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一基于386EX CPU的嵌入式计算机系统，提高计算机系统的性能，减小计算机系统体积和重量，降低成本，提高了处理能力和可靠性，进一步增强了系统的可维护性。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于386EX CPU的嵌入式计算机系统，包括一386EX CPU中央处理单元、静态随机存储芯片、快闪存储芯片、电平转换芯片、RS232连接芯片和看门狗芯片，其特征在于还包括一实时差错检测与纠错芯片、底板连接器、DDC61580协议芯片及实时多任务操作系统，其中，所述中央处理单元、所述实时差错检测与纠错芯片、所述底板连接器、所述静态随机存储芯片、所述DDC61580协议芯片与所述快闪存储芯片之间通过数据总线和地址总线进行通讯，通过控制信号进行操作控制，所述看门狗芯片与所述中央处理单元相连，所述RS232连接芯片通过电平转换芯片与中央处理单元相连，所述实时多任务操作系统支持对系统硬件驱动的访问.使用时插卡式结构的外部设备通过所述底板连接器与本专利技术的嵌入式计算机系统进行通信。在上述方案中，在所述中央处理单元发出的实时差错检测与纠错芯片的片选信号有效时，所述中央处理单元通过所述实时差错检测与纠错芯片对从所述静态随机存储芯片中读取的数据进行检错和纠错，此时，关闭检错与纠错功能，所述中央处理单元与所述静态随机存储芯片直接通讯；所述中央处理单元发出的实时差错检测与纠错芯片的片选信号无效时，所述实时差错检测与纠错芯片输出为高阻。在上述方案中，所述实时差错检测与纠错芯片将检错与纠错单元与时序控制电路集成在一块现场可编程门阵列芯片中，用于中央处理单元从所述静态随机存储器中读取数据的检错与纠错。在上述方案中，所述中央处理单元发出的片选信号和高、低字节有效信号以及读写信号经由所述差错检测与纠错芯片内部逻辑组合分别生成快闪存储芯片和所述DDC61580芯片的片选信号、读写信号以及读写控制信号。在上述方案中，所述DDC61580协议芯片通过1553B变压器与1553B连接器连接。在上述方案中，通过1553B总线与外部进行通讯，所述DDC61580协议芯片通过与所述1553变压器耦合产生通信传输信号，经所述1553B连接器传输至各远置终端载荷。在上述方案中，所述中央处理单元为Intel 386EX中央处理单元。在上述方案中，所述看门狗芯片为MAX692芯片，提供系统立即复位并重新启动功能。在上述方案中，所述电平转换芯片为MAX232芯片，用于TTL电平和RS232电平相互转换。在上述方案中，所述底板连接器为插槽式结构，5v供电，每插槽使用150芯接插件，其中A1到A32、B1到B32、C1到C32的96芯和目前的186底板连接器兼容，包括386的地址、数据、控制总线和中断、定时器、片选的引脚；后面的A33到A50、B33到B50、C33到C50的54芯用于高速接口1394的数据、控制引脚和其它设备自定义引脚。在上述方案中，所述实时多任务操作系统为VxWorks实时多任务操作系统，包括一板级支持包，实现了所述的VxWorks实时多任务操作系统的移植。在上述方案中，所述板级支持包提供所述VxWorks实时多任务操作系统与所述嵌入式计算机系统硬件环境的基本接口，提供上电时硬件初始化，支持所述VxWorks实时多任务操作系统对硬件驱动的访问，其运行步骤包括a)复位中央处理单元，初始化内存系统、栈指针和寄存器并传递启动类型；b)代码重定位，对于ROM中驻留映像重定位数据段，其它映像重定位代码段和数据段，如为压缩映像，解压缩，初始化RAM；c)系统初始化，首先完成多任务环境建立前的通用代码初始化，然后激活VxWorks内核，建立多任务环境。d)操作系统启动完成，启动用户应用程序。由上可知，本专利技术所述的嵌入式计算机系统提高了系统性能，增强了处理能力和可靠性，同时，提高了软件的可维护性。附图说明图1为本专利技术实施例的嵌入式计算机系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例中的实时差错检测与纠错芯片的功能模块图；图3为本专利技术实施例中的实时差错检测与纠错芯片的时序控制单元生成信号波形图；图4为本专利技术实施例中的实时多任务操作系统的板级支持包的运行流程示意图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的技术方案。如图1所示，一嵌入式计算机系统12由以下硬件组成386EX CPU中央处理单元1、静态随机存储芯片(SRAM)2、实时差错检测与纠错芯片3、快闪存储芯片4、DDC61580协议芯片5、看门狗芯片6、电平转换芯片7、RS232串口芯片8、底板连接器9、1553B变压器10及1553B连接器11，以上硬件组成CPU主板。实时差错检测与纠错芯片3、底板连接器9、静态随机存储芯片2、DDC61580协议芯片、快闪存储芯片与CPU之间通过数据总线和地址总线进行通讯，通过控制信号进行操作控制，看门狗芯片6与CPU相连，RS232串口芯片8通过电平转换芯片7与CPU相连，插卡式结构的外部设备通过底板连接器9与基于386EX CPU的嵌入式计算机系统进行通信。本实施例CPU选用INTEL386EX芯片，其外部数据总线为16位，地址总线为26位，寻址空间是64Mbyte，386EX CPU的处理能力在CLK2时钟信号为66MHZ时约为10~11MIPS。对于航天器传输的数据按传输速度可分为两类一类为数据传输速率高，数据量大的数据，如图象信息等。这类数据对传输的误码要求不高，且需要这类数据的设备也不多，使用高速点对点方式(如RS422)的传输或高速总线(如1394总线)系统比较合适；另一类为低速高可靠性传输的工程遥测遥控数据。这类数据类型复杂，需要这种传输的设备多，可靠性要求高，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小敏，安军社，孙辉先，姜秀杰，汪大星，刘艳秋，孙才，周盛雨，辛敏成，
申请(专利权)人：中国科学院空间科学与应用研究中心，
类型：发明
国别省市：