航天用SoC发展思考

《航天用SoC发展思考》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、文摘：在分析航天应用需求及SoC技术特点的基础上。讨论SoC技术在航天应用的可行性，针对航天用SoC对设计、验证及抗辐照等方面的特殊要求，结合目前国内航天用SoC的发展现状，提出整机与电路相结合、设计与应用相结合、立足未来跨越式发展及兼顾目前行业需求相结合的航天应用SoC的发展思路。关键词：SoC；国产化；航天元器件；质量与可靠性。随着航天技术的进步以及航天应用的进一步展开．空间飞行器所要执行的空间任务日益复杂．航天电子系统设计与实现中面临的挑战13趋严峻。这些挑战包括：高功能集成度与小型化之间的矛盾：控制密集和数据处

2、理密集要求的高性能与供电系统有散热系统要求的低功耗之间的矛盾：空间环境下的高可靠要求与应用要求的长寿命之间的矛盾：任务需求多样性与不断缩短的设计时间之间的矛盾等。同时．航天元器件还需要实现：国产化以解决受制于人的问题；抗辐照以满足空间长寿命的问题：高性能以满足战标要求的问题：标准化系列化以满足可持续发展的问题。所有上述这些挑战与要求都需要新的设计思想、设计技术以及实现手段来应对。建立于IP复用技术、深亚微米设计技术、软硬件协同设计验证技术之上的SoC(SystemonChip，片上系统)技术．通过进一步提高功能集成度、

3、缩短面市时间、减小体积、降低功耗来获取最大的投资收益比．并在商业和消费电子领域获得巨大成功。由于SoC技术能够满足航天电子要求的集成化、小型化、高性能、低功耗要求；同时SoC技术在系统功能提出后能够快速建立虚拟原型．借《航天标准化}2011年第1期助虚拟原型能够实现飞行软件的编写、调试。有助于整个航天电子系统的快速原型验证．也有助于航天工程的并行展开。因此。SoC技术的航天应用对我国航天微电子事业具有重要意义。1国外的发展趋势从上世纪80年代至今．美国NASA的空间飞行控制计算机发展已历经三代．并逐步向SoAC(Sys

4、temonAChip)演变『11。第一代：CASSINI计划起始于80年代后期。应用于土星探测任务．处理能力为1MIPS．CPU选用1750．第二代：火星探路者于90年代早期启动，1996年发射：采用VME总线(6U)+R6000的处理器架构，处理能力为15MIPS一22MIPS，内部集成128MBDRAM。第三代：X2000系统飞行计算机，应用于木卫2轨道探测任务。原计划2003年发射，后推迟到2008年。X2000系统飞行计算机在性能和功能集成度上都有大幅度的提高；采用3UCPCI总线架构．较之6UCPCI总线架构

5、在体积和重量上都有了大幅度缩小；处理器采用POWERPC．处理能力为200MIPS；内部集成128MBSDRAM。一3l一同时．更多的容错技术开始应用在航天产品中．MAXWELL公司的SCS750单板计算机中就使用了三个PowerPC处理器进行三模冗余．采用RS纠检错编码实现对存储器的纠检错防护。SCS750高性能航天专用单板计算机框图如图1．T．．M．R．．Pr．o．t．ec—t．e．d．．．圈；圆圆；应差虚旦垡发屋题耋：!窟雌所示。BAE公司以经过飞行验证的RAD6000处理器为基础．扩展了1553总线接口、Spa

6、ceWire路由器接口，形成了RAD6000MCg-上系统。其组成框图如图2所示【21。Rad-TolcrantFPGASEUImmuner．一一一⋯一．一-．一-·_Reed—SolomonProtectedIn麟t考,fece(s)lI刊l臀lI馊clI烨(印蝴栅ll霉’Il叠2Rad．TolcrantFPGASEUImmune图lSCS750高性能航天专用单板计算机框图图2RAD6000MC组成框图近年来．NASA和ESA愈加关注于SoC技术的空间应用．SoC空间应用的探讨和实践已经成为国际空间年会的重要议题。2

7、航天用SoC面临的问题及解决措施虽然SoC技术具有高性能、低功耗、集成一32一化、小型化等诸多优点．并能够有效解决我国航天及武器装备所面临的国产化及可持续发展问题．但SoC技术的航天应用还需要一个逐步深入的过程，需要解决航天需要的质量与可靠性、测试验证完备性、空间抗辐照等诸多问题．需要在航天用SoC研制平台及流程、航天用SoC产品型《航天标准化》2011年第1期谱规划方面有新的突破。2．1航天用SoC研制平台及流程航天用SoC研制平台和流程体现了航天的需求和特点．并充分贯彻航天产品研制过程中的若干管理规定和要求．特别是

8、增加了对关键质量点的控制．增加了对产品可测试性及可验证性的要求。并通过这些要求和措施。达到提高航天用SoC产品质量与可靠性的目的。2．1．1航天用IP库是基础构建航天用SoC平台的基础就是航天用IP库。航天用IP库包含了航天专用的一些组件．满足航天需要的抗辐照、高可靠等特性．并且经过充分的测试验证。考虑到随着SoC复杂度的提高，验