一种适用于航空航天器中的嵌入式计算机系统技术方案

一种适用于航空航天器中的嵌入式计算机系统，基于Ｃｏｍｐａｃｔ　　ＰＣＩ结构，包括一底板和第一系统主板，其特征在于，还包括第二系统主板及一电源／控制板，两系统主板和一电源／控制板插接在底板的插槽上，其中，两系统主板分别插接在底板的两系统插槽内，互为备份；所述系统通过电源／控制板的控制逻辑来控制信号高低，所述信号通过底板分别传入两系统主板，控制两系统主板的主从关系；两系统主板均有各自的启动芯片，并在电源／控制板上有一备份启动芯片，通过电源／控制板上的控制逻辑产生高低信号来控制所述嵌入式计算机系统的启动方式；两系统主板和电源／控制板与底板通过ＣＯＭＰＡＣＴ　　ＰＣＩ总线和Ｘ端口总线进行通讯和连接；电源／控制板通过底板向底板上各板提供所需电压。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种嵌入式计算机系统，尤其涉及应用于航空、航天领域中的高性能、高可靠计算机系统。
技术介绍
Compact PCI技术是一种基于标准PCI总线的小巧而坚固的高性能总线技术。1994年PICMG(PCI Computer Manufacturer’s Group，PCI工业计算机制造商联盟)提出了Compact PCI技术，它定义了更加坚固耐用的PCI版本。在电气、逻辑和软件方面，它与PCI标准完全兼容。Compact PCI板具有以下特点· PCI局部总线·标准的Eurocard尺寸(根据IEEE 1101.1机械标准)·HD(高密度)2mm引脚与插座连接器(IEC认可，Bellcore)一、PCI局部总线PCI即外围设备互联之意，1992年由Intel发布，很快成为商业PC机总线标准。PCI是一种独立于处理器的数据总线，不但性能良好而且价格便宜。PCI局部总线大意两种数据宽度32位和64位，总线速度可达66MHZ，理论数据处理能力32位为264MB/S，64位为528MB/S。大多数计算机和操作系统都支持PCI。因为有大量支持PCI的产品，使得PCI产品既便宜又容易买到。拥有这些优势，PCI总线非常适合在高速计算和高速数据通讯领域中应用。二、欧式插卡机械结构欧式插卡机械结构是一种由VMEbus推广的工业级包装标准。有两种欧式插卡规格3U和6U。3U Compact PCI卡尺寸为160mm×100mm，6U卡为160mm×233.35mm，其具体形状如图1所示。Compact PCI卡的前面板符合IEEE 1101.1和IEEE 1101.10标准，并且可以包含可选的EMC密封圈以降低电磁干扰。典型情况下前面板包含I/O接口，LED指示灯和开关。Compact PCI也支持IEEE 1101.11的后面板I/O。由于其易于维护的特性，后面板I/O在电信设备上用的非常普遍。由于所有的连线都连接在后部转接板上，前面的Compact PCI插卡没有任何连线，因此可以在更换板卡时无需重新连线。三、针孔连接器Compact PCI使用符合IEC-1076国际标准高密度气密式针孔连接器，其2mm的金属针脚具有低感抗和阻抗，从而减少了高速PCI总线引起的信号反射，使Compact PCI系统在单总线段即可达到8个槽，Compact PCI定义了5种接口J1到J5，规范只定义了J1和J2的信号线管脚。3U Compact PCI板卡只有J1和J2两个接口，6U板J1到J5都包括。J1和J2在3U和6U Compact PCI板卡上的定义是一样的，因此3U和6U Compact PCI板卡在电气上是可以互换的。Compact PCI系统由一个或一个以上的Compact PCI段组成，每一个段包括1块系统板(System Slot)和7块外围板(Peripheral Slot)，板与板中心的间距为20.32mm。系统板为所有该段内的板提供仲裁、时钟分配和复位功能。系统板负责执行系统的初始化，管理每一个本地板的IDSEL信号。在物理上，系统板可以插在背板上的任何位置。为了简化问题，规范规定最左边的槽位为系统板的插槽(从背板前面看)，具体的位置如图2所示。系统中卡为垂直安装，以确保适当的散热。气流均匀，散热性好。Compact PCI总线具有良好的机械特性。它增强了PCI系统在电信或其他条件恶劣的工业环境中的可维护性和可靠性。Compact PCI板遵从Eurocard封装标准，从而为PCI环境增加了工业级别的可靠性与可维护性。Eurocard特性包括大量可选的板卡特性(可有4096个组合)，如前端面板封挡、减少电磁干扰的EMC保护特性等。Compact PCI电路板采用IEC规格的2mm插针插接连接器，其插槽电路板可从机箱前面插入，I/O板可从机箱前面插入也可以从背面插入。Compact PCI的连接器本身是高低不同的针和槽式连接器。这些针槽连接器可提供更快的传播速度，减少总线/连接器接口上的反射，降低噪音，可更好地匹配阻抗，并且提高了机械可靠性。这些针槽连接器、封挡机制等综合在一起，为每一块板与系统间的连接提供更好的支持和耐久性，维护、修理和升级等也都得到明显的简化。Compact PCI总线是以PCI电气规范为标准的高性能工业用总线。Compact PCI总线易于扩展，可同时支持多达256个的标准PCI总线设备。它可在每个子系统中支持8个插槽，加上桥接芯片后，Compact PCI可很容易地扩展支持到32个插槽。基于以上Compact PCI总线技术的优点，该总线结构正逐渐取代原有的总线结构，被广泛应用于工业控制等领域的计算机系统中。目前APCI5000系列嵌入式工业控制机采用了Compact PCI总线技术，底板只有一个系统槽，单CPU板卡，其性能得到了大大提高，但是对于系统可靠性和计算机性能都要求较高的领域，例如航空、航天领域，其可靠性和性能都有待提高。同时，现代航天科技的高速发展，需要航天计算机的数据处理能力大幅度提高，而目前国内使用的航天计算机还不能达到这样的高要求，为此，基于高性能CPU的计算机主板的研究开发就显得尤为必要。一个航天电子系统是一个典型的层次结构，越向上层，对计算机的处理能力的要求越高，同时对可靠性的要求也越高，不同的功能块对计算机的处理能力要求不相同，数据信息交换的量也不同。目前，我国的航天电子系统在中低处理能力计算机和中低速率数据联网传输方面已有较成熟的技术储备，而在高性能计算机和高速数据传输方面和国际先进水平还有明显的差距。此外，卫星或飞船系统一般提供给27V电源给载荷，而多数的集成电路芯片采用的电压为5V、3.3V、2.5V等；同时，为了控制和监测计算机系统的工作方式，使其更加有效地为航天工程服务，须采用的先进合理控制逻辑和有效的监测手段。现有计算机系统的结构和板卡的设计都需要进一步的改进。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种适用于航空航天器的嵌入式计算机系统，以提高单系统主板的计算机系统性能和处理能力，增加系统稳定性。为了解决上述技术问题，本技术提供的一种适用于航空航天器的嵌入式计算机系统，基于Compact PCI结构，包括一底板和第一系统主板，其特征在于，还包括第二系统主板及一电源/控制板，两系统主板和一电源/控制板插接在底板的插槽上，其中，两系统主板分别插接在底板的两系统插槽内，互为备份；所述系统通过电源/控制板的控制逻辑来控制信号高低，所述信号通过底板分别传入两系统主板，控制两系统主板的主从关系；两系统主板均有各自的启动芯片，并在电源/控制板上有一备份启动芯片，通过电源/控制板上的控制逻辑产生高低信号来控制所述嵌入式计算机系统的启动方式；两系统主板和电源/控制板与底板通过COMPACT PCI总线和X端口总线进行通讯和连接；电源/控制板通过底板向底板上各板提供所需电压。在上述技术方案中，所述两系统主板CPU的只读存储器的RCSO#地址空间的一部分可以当作输入/输出空间使用，定义为X端口。在上述技术方案中，两系统主板和电源/控制板上均有X端口总线和X端口，在底板上，X端口被连接到每个插槽，供需要的设备使用。在上述技术方案中，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：安军社，李扬，刘艳秋，孙辉先，陈晓敏，张健，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：实用新型
国别省市：