基于A(yíng)RM的高性能星載容錯計算機系統

　　引言

　　本文對基于ARM處理器的高性能星載容錯計算機系統進(jìn)行了方案研究和論證，該系統應用于北京航空航天大學(xué)在研的學(xué)生小衛星。該小衛星設計壽命1個(gè)月，用于實(shí)現新概念微小衛星平臺在軌實(shí)驗、驗證重力梯度桿技術(shù)和空間成像技術(shù)。項目分為星載計算機、姿態(tài)測量、軌道測量、有效載荷、電源、空間展開(kāi)機構、結構和地面站八個(gè)分系統。根據總體任務(wù)要求，星上電子系統采用一體化設計，需要完成任務(wù)總體提出的各項功能，并滿(mǎn)足體積、功耗、可靠性和成本等指標。由于低成本的要求，星上的多種設備和器件將選用商業(yè)器件，并需要適應空間帶電粒子、電磁輻射、真空和高低溫等復雜環(huán)境。

　　硬件設計方案

　　星上電子系統采用一體化的設計方案，星上各個(gè)模塊化的用電設備如GPS接收機、磁強計、收發(fā)機等均由星載計算機模塊進(jìn)行集中的數據和電源管理。星載計算機分系統包括仲裁電路模塊和兩個(gè)完全相同的互為備份的星載計算機模塊，由仲裁電路判定當前兩臺星載計算機的工作狀態(tài)并分配控制權。星上軟件能夠進(jìn)行自主的星務(wù)管理，周期性地采集、分析和發(fā)送星上的狀態(tài)數據，具有故障分析和處理能力。

　　在本系統中選取LPC2478作為星載計算機模塊的處理器，該嵌入式處理器具有運算速度快、工作溫度寬、片上資源豐富、低功耗和低成本等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足項目的各項需求。

　　基于LPC2478的星載計算機功能模塊

　　星載計算機主要完成星上的數據管理和設備的控制任務(wù)，是整個(gè)星上電子系統的核心。本系統充分利用LPC2478的片上資源，應用較少的外圍電路擴展了處理器與設備之間的數據通訊接口，大大地減化了系統的復雜度，降低了功耗和成本。星載計算機系統的硬件功能結構及實(shí)現方式見(jiàn)圖1。

　　本系統利用LPC2478的EMC接口擴展了片外的1MB SRAM、2MB FLASH、64KB EEPROM，可以存儲引導代碼、程序代碼和狀態(tài)數據等，并能實(shí)現在軌重新注入軟件的功能;利用LPC2478的片上資源擴展了各種外部總線(xiàn)接口，分別與各個(gè)外部設備連接，并構成了星上的多結點(diǎn)CAN網(wǎng)絡(luò )。