航天器時(shí)變計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、OBC(OnBoardComputer)是航天器電子系統(tǒng)的核心。隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)、航天技術(shù)的發(fā)展，航天器對(duì)OBC性能的要求不斷提高。基于FPGA(FieldProgrammableGateArray)的OBC設(shè)計(jì)由于性能和靈活性上的優(yōu)勢(shì)逐漸成為航天電子的研究熱點(diǎn)。本論文對(duì)OBC的性能和通用性兩個(gè)方面進(jìn)行研究，提出了一種新型的基于FPGA可重構(gòu)技術(shù)的OBC——時(shí)變計(jì)算機(jī)。時(shí)變計(jì)算機(jī)具有高能力密度，高通用性，系統(tǒng)在軌可恢復(fù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，

2、能夠通過多種方式實(shí)現(xiàn)，并能夠適應(yīng)多種航天器（包括火箭和小衛(wèi)星）的需求。由于FPGA的可編程性，結(jié)合總線型結(jié)構(gòu)的電氣系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，時(shí)變計(jì)算機(jī)應(yīng)用于不同的航天器時(shí)，只需對(duì)FPGA內(nèi)部邏輯根據(jù)需求進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，而硬件電路部分可以保持相對(duì)的穩(wěn)定，因而具有很強(qiáng)的通用性。
　　本文作了以下幾方面研究：
　　首先研究了時(shí)變計(jì)算機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)。根據(jù)航天器對(duì)OBC的需求、FPGA的特點(diǎn)以及采用總線型的電氣系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了時(shí)變計(jì)算機(jī)的硬件

3、電路。時(shí)變計(jì)算機(jī)的硬件電路包括三個(gè)單元：處理器單元、配置單元和射頻單元。其中處理器單元和配置單元是設(shè)計(jì)的核心。
　　然后研究了在時(shí)變計(jì)算機(jī)中控制算法的實(shí)現(xiàn)。研究了時(shí)變計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)了控制算法的三種方式：基于軟核的實(shí)現(xiàn)方式；基于HDL的實(shí)現(xiàn)方式；基于軟硬件協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式。對(duì)三種實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了對(duì)比，并給出了就軟核和基于軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的控制算法具體實(shí)現(xiàn)。在軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)中，研究了采用CORDIC算法進(jìn)行單精度浮點(diǎn)正余弦計(jì)算，并采用可綜