計算機在現(xiàn)代航天領域中起著關鍵的作用,但由于航天計算機所處的特殊運行環(huán)境,其抗輻射性及可靠性是重要的指標之一。由于航天發(fā)達國家對航天技術和對高性能宇航級器件的出口限制,致使我國的航天計算機發(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的需求,而且對于保障航天計算機的安全、提高航天計算機的可靠性、打破國外對于高性能宇航級器件的封鎖,發(fā)展我國自主航天計算機技術有極為重要的意義。 “龍芯”CPU是采用正向設計,擁有完全自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)高性能CPU。為了適應“龍芯”CPU在航天任務中的應用,在中國科學院等單位的支持下,中國科學院計算技術研究所對此芯片進行了航天適應性改造,設計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芯片設計了一個抗輻射實驗單板機和一個基于CompactPCI總線的原理樣機,對RH-GS1-SOC進行了抗輻射效應地面模擬試驗、溫度穩(wěn)定性試驗。本文先介紹了國內(nèi)外航天應用CPU的發(fā)展情況,然后對抗輻射實驗單板機和原理樣機的設計原理、各項實驗方案做了完整描述,最后對RH-GS1-SOC芯片是否滿足航天計算機的應用要求做出了評價。 本課題的創(chuàng)新之處在于: 1.實驗單板機采用RH-GS1-SOC配合外圍芯片進行自我測試的方案,取代以往通過額外的微控制器或測試設備對被測芯片進行監(jiān)控的傳統(tǒng)方案,既提高了測試系統(tǒng)穩(wěn)定性,又簡化了設計,提高了集成度。通過對實驗現(xiàn)象及監(jiān)控數(shù)據(jù)的分析可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)方案相同的功能。 2.原理樣機采用CompactPCI局部總線,使得系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)傳輸率高,可擴展性強、機械性能優(yōu)秀等特點。并且在CompactPCI基礎上擴展出HPI總線多外設實現(xiàn),各種對數(shù)據(jù)傳輸率要求不高的設備即使不具備PCI總線控制器也可以集成到系統(tǒng)中,大大加強了系統(tǒng)的可擴展性。 3.首次對抗輻射加固“龍芯”處理器進行了抗輻射效應地面模擬試驗,對被測試芯片的抗輻射能力進行了測試。并為后續(xù)版本的抗輻射加固“龍芯”處理器提供了實驗平臺。 隨著航天工程總體規(guī)模的擴大,航天CPU的需求也將不斷擴大�？馆椛浼庸獭褒埿尽盨OC空間輻照環(huán)境適應性實驗的成功對于實現(xiàn)CPU進口替代、降低工程總體成本、促進我國經(jīng)濟、技術的進步,以及振興民族自信心都有著巨大的現(xiàn)實意義。
【學位單位】：中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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 號處理器為運算中應用處理器 SOC，如圖 1-1 所示。它提供中斷控制器、定時器器、浮點處理器、PCI 和存儲器接口（存儲器接口支持 SDRAM等多個功能外設。此芯片具有專門的可靠性加固設計，可靠性理器、外圍 IP 和抗輻射物理單元庫為設計基礎，同時對各子級可靠性加固。

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，五級動態(tài)流水線，動態(tài)轉(zhuǎn)移猜測，IE兼容的浮點部件，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。 提供最大 64M 容量 NOR Flash 芯片，支持 ECC 校驗。 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由于實驗單板機需要模擬星上運行環(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)過多級電壓轉(zhuǎn)換。初級電源原理如圖 3-3：

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前2條

1 張玉鳳;基于ARM7的輕小型化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設計研究[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2011年

2 薛國鳳;用于星載計算機的CompactPCI總線技術的研究[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2010年

本文編號：2832207