1. 引言
卫星数据处理系统采集卫星在轨工作状态,对星上单机、整星能源系统和热控系统等
进行数据采集和控制,是保障卫星在轨正常运行的重要部分.国内航天综合电子系统核心部
分多采用进口芯片,受国外出口管制,成本高昂,并且产品安全不可控.一般的卫星综合电
子系统多采用双机冷备份设计以提高可靠性,系统软件在发射前固化
[1]
.中高轨长寿命卫星
所处空间电磁环境复杂,设计寿命长,对数据处理系统可靠性和可升级能力要求更高.本文
充分考虑了基于自主可控的高性能核心架构的国产化需求,以及 MEO 中高轨长寿命卫星
对系统升级和可靠性的要求,提出了一种基于龙芯的核心架构完全自主可控,在轨系统软
件可重构,双冗余内总线子板交叉备份等内容的高可靠性中高轨卫星数据处理系统设计,
并通过在轨运行状态的分析对数据处理系统设计进行验证和总结.
2. 国产化龙芯自主架构
北斗三号工程 MEO 轨道卫星综合电子系统采用“集中管理、分散控制”设计.星载计算
机进行整星管理,数据处理系统采集星上工程遥测,接收星载计算机的遥控指令,对整星
能源系统和热控系统进行数据采集和管理,对整星关键数据进行备份和恢复.是星载计算机
功能的重要延伸和整星数据采集和处理的关键系统.
传统卫星综合电子系统多采用“ERC32+PROM”架构.ERC32 CPU (Atmel TSC695) 是一
颗高可靠性,高性能,具有容错,抗辐射功能的 32 位 RISC 结构的 CPU,在国外主要是用
在航空航天等领域.PROM 是反熔丝高可靠性程序存储器.这两种核心器件均依赖进口并受
国外出口管制.本文提出一种基于国产 CPU 龙芯 LS1E 和双 NorFlash 存储器的星上数据处
理系统新架构,实现系统自主可控,提高系统安全性.
龙芯 1E(简称 LS1E)是中科院龙芯中科技术有限公司研发的宇航级芯片,是以龙芯 1
号处理器为运算中心的高性能应用处理器 SOC.存储控制器提供增强 ECC 校验,支持
SDRAM、ROM、FLASH 等航天系统常用的主流存储器
[2]
.
数据处理系统采用“龙芯 IE+双 NorFlash”架构.以龙芯 LS1E03 处理器为核心器件,采
用复旦微电子宇航级 NorFlash 作为程序存储器;针对系统软件,采用双片可擦写 NorFlash
存储器结构,同时设计软件在轨可重构功能.此架构设计解决了 NorFlash 存储方式的高轨抗
辐照问题,实现全软件在轨可重构,使得系统可靠性、可升级能力大幅提高.龙芯 1E 芯片
内有 SDRAM 控制器,该 SDRAM 支持 EDAC 功能,在使能 ECC 的情况下,如果某个
SDRAM 存储单位发生一位翻转,龙芯 CPU 对该地址单元读操作时,可以自动纠正发生翻
转的数据,并回写至该地址单元.数据处理系统硬件框图如下图.
评论0
最新资源