計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代航天領(lǐng)域中起著關(guān)鍵的作用,但由于航天計(jì)算機(jī)所處的特殊運(yùn)行環(huán)境,其抗輻射性及可靠性是重要的指標(biāo)之一。由于航天發(fā)達(dá)國家對(duì)航天技術(shù)和對(duì)高性能宇航級(jí)器件的出口限制,致使我國的航天計(jì)算機(jī)發(fā)展受到種種制約。研究和開發(fā)國產(chǎn)高性能宇航CPU不僅可以滿足日益增長的航天任務(wù)的需求,而且對(duì)于保障航天計(jì)算機(jī)的安全、提高航天計(jì)算機(jī)的可靠性、打破國外對(duì)于高性能宇航級(jí)器件的封鎖,發(fā)展我國自主航天計(jì)算機(jī)技術(shù)有極為重要的意義。 “龍芯”CPU是采用正向設(shè)計(jì),擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)高性能CPU。為了適應(yīng)“龍芯”CPU在航天任務(wù)中的應(yīng)用,在中國科學(xué)院等單位的支持下,中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所對(duì)此芯片進(jìn)行了航天適應(yīng)性改造,設(shè)計(jì)出了一款抗輻射加固“龍芯”SOC(System On Chip)—RH-GS1-SOC。 本課題為RH-GS1-SOC芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)抗輻射實(shí)驗(yàn)單板機(jī)和一個(gè)基于CompactPCI總線的原理樣機(jī),對(duì)RH-GS1-SOC進(jìn)行了抗輻射效應(yīng)地面模擬試驗(yàn)、溫度穩(wěn)定性試驗(yàn)。本文先介紹了國內(nèi)外航天應(yīng)用CPU的發(fā)展情況,然后對(duì)抗輻射實(shí)驗(yàn)單板機(jī)和原理樣機(jī)的設(shè)計(jì)原理、各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方案做了完整描述,最后對(duì)RH-GS1-SOC芯片是否滿足航天計(jì)算機(jī)的應(yīng)用要求做出了評(píng)價(jià)。 本課題的創(chuàng)新之處在于: 1.實(shí)驗(yàn)單板機(jī)采用RH-GS1-SOC配合外圍芯片進(jìn)行自我測(cè)試的方案,取代以往通過額外的微控制器或測(cè)試設(shè)備對(duì)被測(cè)芯片進(jìn)行監(jiān)控的傳統(tǒng)方案,既提高了測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定性,又簡化了設(shè)計(jì),提高了集成度。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的分析可以實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)方案相同的功能。 2.原理樣機(jī)采用CompactPCI局部總線,使得系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)傳輸率高,可擴(kuò)展性強(qiáng)、機(jī)械性能優(yōu)秀等特點(diǎn)。并且在CompactPCI基礎(chǔ)上擴(kuò)展出HPI總線多外設(shè)實(shí)現(xiàn),各種對(duì)數(shù)據(jù)傳輸率要求不高的設(shè)備即使不具備PCI總線控制器也可以集成到系統(tǒng)中,大大加強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。 3.首次對(duì)抗輻射加固“龍芯”處理器進(jìn)行了抗輻射效應(yīng)地面模擬試驗(yàn),對(duì)被測(cè)試芯片的抗輻射能力進(jìn)行了測(cè)試。并為后續(xù)版本的抗輻射加固“龍芯”處理器提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 隨著航天工程總體規(guī)模的擴(kuò)大,航天CPU的需求也將不斷擴(kuò)大�？馆椛浼庸獭褒埿尽盨OC空間輻照環(huán)境適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)的成功對(duì)于實(shí)現(xiàn)CPU進(jìn)口替代、降低工程總體成本、促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的進(jìn)步,以及振興民族自信心都有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TP332
【部分圖文】：

第一章 前言芯”SOC 介紹-GS1-SOC 芯片是以通用處理器 32 位龍芯 1 號(hào)處理器為運(yùn)算中應(yīng)用處理器 SOC，如圖 1-1 所示。它提供中斷控制器、定時(shí)器器、浮點(diǎn)處理器、PCI 和存儲(chǔ)器接口（存儲(chǔ)器接口支持 SDRAM等多個(gè)功能外設(shè)。此芯片具有專門的可靠性加固設(shè)計(jì)，可靠性理器、外圍 IP 和抗輻射物理單元庫為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)各子級(jí)可靠性加固。

圖 1-2 RH-GS1-SOC 體系結(jié)構(gòu)框圖RH-GS1-SOC 支持以下功能。 精簡的 32 位龍芯 CPU 核，五級(jí)動(dòng)態(tài)流水線，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移猜測(cè)，IE兼容的浮點(diǎn)部件，4K 指令 Cache，4K 數(shù)據(jù) Cache。 提供 SDRAM 控制器，支持 PC100/133 規(guī)范的 256M 容量 SDRAM持 ECC 校驗(yàn)。 提供最大 64M 容量 NOR Flash 芯片，支持 ECC 校驗(yàn)。 提供與 VINETIC 芯片兼容的 Motorola Mode/Intel Demultiplexed M序 HPI 接口 提供 PCI2.2 兼容，32 位總線寬度的 PCI 接口，支持 33MHz 總線頻 提供雙路與 16550 芯片兼容 UART 串口，以及 SPI、I2C 串行接口 提供 28Bits 的 GPIO 提供看門狗 Watchdog 及中斷控制器

芯片 電壓(V)CPU(RH-GS1-SOC) 3.3,1.8FPGA(ACTEL APA300) 3.3,2.5MEM(W332M72V) 3.3Flash(AM29LV040B) 3.3Amplifier +12,-12ADC +12,5DAC +12,5DS26LV31/32 3.3CAN(SJA1000) 5由于實(shí)驗(yàn)單板機(jī)需要模擬星上運(yùn)行環(huán)境，所以其外部供電電壓為+28v。為了獲得板上芯片工作所需各路電壓，需要經(jīng)過多級(jí)電壓轉(zhuǎn)換。初級(jí)電源原理如圖 3-3：

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 張玉鳳;基于ARM7的輕小型化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2011年

2 薛國鳳;用于星載計(jì)算機(jī)的CompactPCI總線技術(shù)的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2010年

本文編號(hào)：2832207