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基于TSC695F的高可靠星载嵌入式系统设计与实现

凌幸华  
【摘要】: 星载计算机是卫星自主控制的关键设备,其产品设计的优劣、质量的高低直接关系到了卫星的控制和信息处理能力。国内星载计算机经过几十年的发展,始终在低功耗、高性能和高可靠性之间权衡。其中可靠性是排在第一位的,有时为了系统可靠性要求也不一味追求高性能和低功耗的目标。 根据卫星电子产品不可维修和受空间辐射影响的特点,星载计算机的研制逐渐形成了不同的发展趋势。国外由于掌握着CPU技术、操作系统技术和半导体技术等核心技术而在设计星载计算机时选择广泛,资源丰富,既可以选用高等级的器件,也可以使用商用现货器件进行抗核加固,但其也并不完全追求高性能,往往使用其非常成熟的器件和技术。国内由于不掌握一些核心技术,也无法加工生产高等级器件,因此在研制星载计算机时受到诸多限制,不得不从设计方法上采取措施来弥补先天的不足,以提高可靠性,经过几十年的发展也形成了自己的一套设计方法。 本文根据国外研制星载计算机的经验和先进技术,结合国内实际情况,设计了一种基于TSC695F的高性能、高可靠性、低成本的具有工程实际应用能力的星载计算机产品。本系统的硬件部分以TSC695F处理器为核心,具备多种接口,软件部分以裁减后的VxWorks操作系统为平台。本文从器件选型开始,完成了星载计算机的体系结构设计,原型系统的实现与验证,并实现了裁减后VxWorks操作系统的移植,软件具备在轨更新的能力。在此基础上对系统的进一步改进做了初步探讨,为应用于航天工程打下了坚实的基础。 本论文的研究成果若进一步完善,可直接应用于星载计算机和航天器控制系统平台中,在降低研制成本、提高可靠性和增强在轨数据处理能力方面,对推动中国空间科学技术和国防事业的发展有一定的意义。


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