衛(wèi)星高速載荷數(shù)據(jù)模擬源的研制.pdf

1、衛(wèi)星星上有效載荷是整個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)中最核心的分系統(tǒng),價(jià)格昂貴,容易受損,技術(shù)難度極高導(dǎo)致其成為了整個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)中研制周期最長的分系統(tǒng)。為了能及時(shí)在地面調(diào)試和測試星上其他分系統(tǒng),并且防止頻繁對昂貴的有效載荷進(jìn)行操作而造成損壞,亟需設(shè)計(jì)一種高速載荷數(shù)據(jù)模擬源,模擬出符合衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)及時(shí)序。
　　本文在深入分析加載速度、存儲容量、發(fā)送碼速率和機(jī)械尺寸等技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上,研制出了一款基于PXIe×4接口和大容量SLCNANDFlash陣

2、列的高速載荷數(shù)據(jù)模擬源。
　　硬件設(shè)計(jì)中,本文采用Xilinx公司片內(nèi)集成PCIe接口硬核,并支持動(dòng)態(tài)可重配置功能Virtex-5系列的FPGA作為核心控制器件;數(shù)據(jù)存儲單元分為四個(gè)相對獨(dú)立的存儲區(qū),每個(gè)存儲區(qū)由4片8GB容量的SLCNANDFlash組成,總數(shù)據(jù)存儲容量達(dá)到128GB,可同時(shí)為24路LVDS通信信道連續(xù)不斷地提供數(shù)據(jù)。由于采用了通用化設(shè)計(jì),通過更換大容量Flash器件,存儲容量可擴(kuò)充至TB量級。
　　固件設(shè)

3、計(jì)中,本文設(shè)計(jì)了四個(gè)通用的NANDFlash控制器,實(shí)現(xiàn)了對四個(gè)相對獨(dú)立通道Flash陣列的控制?？刂破鞑⑿锌刂?片NANDFlash使得Flash讀寫速率提高了4倍;在PXIe接口DMA引擎的控制下,實(shí)現(xiàn)了四個(gè)通道的高速大容量數(shù)據(jù)加載。利用4片2MB的高速SRAM乒乓單元解決了PXIe接口與各通道Flash編程速度不匹配的問題。
　　軟件設(shè)計(jì)中,本文結(jié)合WindowsXP的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了模擬源的軟件架構(gòu)。設(shè)計(jì)架構(gòu)包含三個(gè)層次:

4、PCIe接口底層驅(qū)動(dòng)程序、功能函數(shù)庫和應(yīng)用程序。針對這三個(gè)層次,相應(yīng)地開發(fā)了從底層到頂層的軟件程序。
　　本文對模塊的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了測試與分析,測試結(jié)果表明,高速模擬源連續(xù)加載圖像速度可達(dá)85MB/s,連續(xù)可靠地發(fā)送圖像速度可達(dá)87MB/s,能夠模擬輸出4個(gè)通道的Ka波段最高300Mbps的連續(xù)數(shù)據(jù)流。
　　本文成果已應(yīng)用于實(shí)際遙感衛(wèi)星的地面測試中,應(yīng)用結(jié)果表明:高速模擬源具有很好的通用性和靈活性,能夠模擬星上有效載荷,