本发明专利技术公开了一种基于6U VPX架构的抗辐照加固载荷主控器,涉及航天电路领域。所述主控器包括:处理器模块和FPGA模块。板卡标准化设计,结构统一,尺寸统一,接口标准化,其可移植性性强,可极大节约载荷产品的研制成本和研制周期;本发明专利技术使用“COTS+宇航级+抗幅噪加固”思想进行设计,作为载荷的控制单元,本发明专利技术在硬件电路设计上,载荷主控使用高可靠性的FPGA专用刷新电路和核心处理器,在软件设计上,使用三模冗余设计和EDAC设计,增强了载荷系统的可靠性。可靠性。可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种支持SPACE VPX架构的抗辐照加固载荷主控设备
[0001]本专利技术涉及一种航天产品,一种用于卫星互联网的通信载荷载荷主控设备。具体涉及该设备核心处理器芯片S698PM、接口扩展FPGA及其刷新电路和支持SPACE VPX的互连接口。
技术介绍
[0002]卫星组网通信载荷系统是通信卫星星座的关键分系统之一,卫星组网通信载荷主控设备是控制卫星组网通信载荷各部件的核心处理单元。随着卫星互联网时代的快速发展,星上组网通信载荷及主控单元的灵活度和功能要求越来越强大。载荷主控设备是组网通信载荷控制和遥控遥测数据传递的枢纽,是卫星组网不可或缺的一部分,是当今卫星互联网星上部件的重要发展方向之一。卫星互联网组网通信载荷目前主要通过微波天线传递星地信息,通过激光链路传递星间信息,并通过路由单元实现信息路由,卫星互联网要求低延时信息传输,因此不仅要求各传输终端低延时,也要求载荷主控设备部分低延时,快速运行微波天线和激光等终端的控制算法。传统航天使用宇航级器件成本过于高昂,卫星互联网由大批量卫星组网而成,传统航天制造不适合卫星互联网发展,因此商业航天开始使用宇航级加工业级器件,并通过空间抗辐射加固技术进行可靠性设计,以技术的手段降低研制成本。因此组网通信载荷主控设备必然趋向于高处理、低成本发展,趋向于依赖器件可靠性转向技术可靠性加固发展。
[0003]卫星互联网的通信载荷主控设备需要面对多终端控制、高处理算法、低延时传输等处理,因此需要算粒强大的CPU处理和较多的通信外设接口,传统航天在保证可靠性的前提下,需要付出巨大的元器件成本,因此需要通过电路加固技术和软件加固技术,减少使用宇航级器件,特别是CPU、FPGA等耗费较高器件。目前星上电路加固技术主要有反熔丝FPGA、电路冗余等,软件加固技术主要ECC设计、程序刷新、三模冗余读取等,均可在一定程度节约星上产品的研制成本。目前通信载荷主控设备上使用的处理器基本为国内低算粒或国外高成本处理器,国外元器件还存在安全性问题和断货风险。针对国内星上元器件现状,珠海欧比特和上海复旦微等国内元器件厂商取得了比较明显的成果。S698PM是一款具备两级缓存的4核国产处理器,算粒1652DMIPS@500MHz,带DDR2内存,片内存储自带EDAC抗辐射加固技术,支持XX操作系统,可适应卫星组网通信载荷主控设备高处理。JFMRS01RH是一款专门用于刷新FPGA的SRAM的国产刷新芯片,可支持多款Xilinx和复旦微自产的FPGA配置数据刷新,可用于扩展外设接口的FPGA抗辐射加固。
[0004]当前各单位的载荷主控设备,板卡多根据星内布局为载荷主控自定义尺寸和接口,没有采用标准化设计,SpaceVPX架构是从Open vpx架构演变过来的,整个系统更加标准化,适用性更广,各插槽采用标准化设计,结构统一,尺寸统一,接口标准化。
技术实现思路
[0005]本专利技术解决的技术问题是:提供一种支持SPACE VPX架构,标准化载荷主控电路接
口和尺寸设计,利用“COTS+宇航级+抗幅噪加固”设计思路,结合现有国产芯片成果,在保证星上可靠性的前提下,针对高算粒、多进程处理、低成本等卫星互联网通信载荷主控需求,提供一种支持SPACE VPX架构、基于S698PM处理器、刷新芯片JFMRS01RH的高性能、抗辐照加固、可在轨重构的卫星组网通信载荷主控设备。
[0006]本专利技术技术方案为:一种支持SPACE VPX架构的抗辐照加固载荷主控器,该主控设备包括:处理器模块和接口扩展FPGA模块,所述处理器模块包括:处理器芯片S698PM,接口电路,FLASH1,FLASH2和DDR2;所述处理器芯片连接接口电路、FLASH1、FLASH2、DDR2,接口电路包括:RS422,CAN接口,1553B接口,以太网接口,PMC接口;所述FLASH1为PROM,用于存储处理器芯片的Boot Loader,所述FLASH2用于存储四份同样程序的NOR FLASH应用程序,所述DDR2用于存储处理器的数据;
[0007]所述接口扩展FPGA模块包括:FPGA,刷新电路,接口转换器,连接器,NOR FLASH,JTAG接口和电源管理模块;接口扩展FPGA模块外设local Bus接口,一端连接至FPGA,另一端连接处理器模块的S698PM芯片;刷新电路通过FLASH接口与NOR FLASH连接,通过Select MAP接口与接口扩展FPGA连接;接口转换器一端连接FPGA,另一端连接到连接器;所述FPGA还连接JTAG接口和连接器;电源管理模块完成板上的供电配置,为各芯片供电;接口扩展FPGA程序经过刷新电路从NOR FLASH中加载,并在运行时定时刷新接口扩展FPGA程序;NOR FLASH中加载程序和应用程序采用分区域多备份存储;S698PM处理通过Linlix操作系统执行载荷主控的终端控制算法、遥控指令解析、遥测和路由数据打包、状态监测,并对系统的内存分配、资源调度、进程切换、中断优先级、异常处理进行管理。
[0008]进一步的,还额外设置装机前测试接口,该测试接口连接连接器;所述电源管理模块包括限流保护电路和时序控制电路;PMC接口数量为4,连接器接口数量为6。
[0009]高性能处理。本专利技术采用接口扩展FPGA作为外设接口的枢纽,可以同时满足宽带再生式通信载荷的一体化处理与路由单元、用户侧基带处理、馈电侧基带处理、激光终端、扩展模块、卫星平台的信息交互,接口兼容性强大,采用的处理器S698PM具备4核CPU处理,算粒1652DMIPS@500MHz,带DDR2内存,支持多种操作系统,支持多进程处理,能够同时快速运行协议转换、终端控制算法、数据打包、指令解析、状态监控等多个应用软件。
[0010]节约成本。本专利技术使用的接口扩展FPGA为Xilinx公司K7系列的工业级FPGA,或者使用上海复旦微对标Xilinx公司同系列FPGA即可,相对传统航天全部使用宇航级器件,本专利技术可在很大程度上节约成本,可以更好的适应卫星互联网批量生产。
[0011]规范化设计。现有的载荷主控器结构和接口设计多为自定义设计,没有进行规范化的设计,不利于批量生产和测试,本专利技术支持SPACE VPX规范,满足VITA设计规范,采用标准化设计,结构统一,尺寸统一,接口标准化。能够在批量化生产中缩短生产周期。
附图说明
[0012]图1为专利技术一种基于6U VPX架构的抗辐照加固载荷主控器布局和接口图。
[0013]图中,1.处理器芯片,2.K7系列FPGA,3.单粒子刷新电路,4.6U VPX连接器,5NOR FLASH,6.装机前测试接口,7.电源管理模块,8.10M/100M以太网驱动,9.FLASH1,10.FLASH2,11.DDR2。
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施中的技术方案进行清晰、完整的描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,不是全部实施例。
[0015]一种支持spaceVPX架构的抗辐照本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种支持SPACE VPX架构的抗辐照加固载荷主控器,该主控设备包括:处理器模块和接口扩展FPGA模块,所述处理器模块包括:处理器芯片S698PM,接口电路,FLASH1,FLASH2和DDR2;所述处理器芯片连接接口电路、FLASH1、FLASH2、DDR2,接口电路包括:RS422,CAN接口,1553B接口,以太网接口,PMC接口;所述FLASH1为PROM,用于存储处理器芯片的Boot Loader,所述FLASH2用于存储四份同样程序的NOR FLASH应用程序,所述DDR2用于存储处理器的数据;所述接口扩展FPGA模块包括:FPGA,刷新电路,接口转换器,连接器,NOR FLASH,JTAG接口和电源管理模块;接口扩展FPGA模块外设local Bus接口,一端连接至FPGA,另一端连接处理器模块的S698PM芯片;刷新电路通过FLASH接口与NOR F...
【专利技术属性】
技术研发人员:李典,叶枫,吴孟华,
申请(专利权)人:成都天奥集团有限公司,
类型:发明
国别省市:
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