星载计算机导星数据处理单元研究

发布时间：2017-08-21 12:13

  本文关键词：星载计算机导星数据处理单元研究

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【摘要】：导星数据处理单元是天文卫星载荷数据处理系统的重要组成部分,用于完成导星CCD图像数据处理,本文的目标是基于Power PC8245处理器和VxWorks系统设计一个导星数据处理单元。导星数据处理单元通过LVDS接口实现CCD图像数据的采集,图像数据经由CPU处理后通过CAN总线输出,同时,导星数据单元通过CAN总线接收外部控制指令。根据该设计需求,论文首先详细阐述了系统的设计方案,对系统的功能进行模块划分和实现。硬件部分以Power PC8245处理器和Virtex II FPGA为核心,软件部分以Vx Works嵌入式实时操作系统为核心。同时,针对星载计算机的可靠性需求阐述了导星数据处理单元的抗辐射解决方案,以提高系统的可靠性。LVDS和CAN总线是系统与外部的数据接口,论文随后根据系统的需求在FPGA平台上设计了LVDS和CAN通信接口以及用于存放图像修正数据的Flash的控制接口程序,并通过仿真以及硬件实测验证了FPGA模块工作的正确性。板级支持包是嵌入式操作系统运行的基础,论文接着对导星数据处理单元Vx Works系统硬件平台板级支持包的设计进行了详细阐述,包括系统和基础硬件的配置以及串口和Flash的驱动开发,最终实现Vx Works操作系统在PowerPC8245上的移植和运行。本文最后对导星数据处理单元的各功能模块在Vx Works操作系统环境下分别进行了测试,测试结果验证了各模块能够良好工作。课题中设计的该导星数据处理单元平台是原理样机,在后续的设计中会继续加以完善,应用于航天任务当中。
【关键词】：星载计算机 Vx Works FPGA 驱动程序
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V446
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究的发展及现状分析10-12
• 1.2.1 星载计算机的发展10-11
• 1.2.2 嵌入式实时操作系统发展现状11-12
• 1.3 本文的主要研究内容及结构12-14
• 第2章 系统平台设计14-30
• 2.1 系统功能分析14-15
• 2.2 系统总体设计方案15-22
• 2.2.1 中央处理模块及调试支持模块15-19
• 2.2.2 CAN总线模块19-20
• 2.2.3 同步LVDS模块20-21
• 2.2.4 定标数据Flash模块21-22
• 2.3 系统可靠性设计22-29
• 2.3.1 空间辐射环境及其影响22-24
• 2.3.2 空间应用抗辐射方案24-25
• 2.3.3 硬件冗余25-26
• 2.3.4 信息冗余26-27
• 2.3.5 FPGA配置管理27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 平台FPGA程序设计及实现30-48
• 3.1 FPGA功能概述30
• 3.2 CAN模块设计30-35
• 3.2.1 SJA1000 CAN总线控制器30-31
• 3.2.2 CAN模块软件设计31-35
• 3.3 LVDS模块设计35-36
• 3.4 Flash控制模块设计36-40
• 3.4.1 NOR Flash芯片36-37
• 3.4.2 Flash控制模块软件设计37-40
• 3.5 ECC校验设计40-45
• 3.5.1 ECC校验原理40-43
• 3.5.2 ECC校验的实现43-44
• 3.5.3 测试结果44-45
• 3.6 三模冗余实现45-47
• 3.7 本章小结47-48
• 第4章 Vx Works系统BSP设计48-65
• 4.1 Vx Works系统概述48-49
• 4.2 BSP功能和分析49-51
• 4.2.1 BSP的功能49-50
• 4.2.2 BSP的结构组成50
• 4.2.3 BSP的开发流程50-51
• 4.3 Vx Works BSP设计实现51-55
• 4.3.1 设计方案和目标51
• 4.3.2 BSP文件定制51-55
• 4.4 设备驱动设计55-62
• 4.4.1 设备驱动的功能55
• 4.4.2 Vx Works驱动结构和层次55-58
• 4.4.3 串口设备驱动58-60
• 4.4.4 Flash设备驱动60-62
• 4.5 编译生成系统映像62-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第5章 系统整体测试65-72
• 5.1 Vx Works启动和测试65-68
• 5.2 Vx Works应用接口测试68-71
• 5.2.1 Flash测试68-70
• 5.2.2 CAN接口测试70
• 5.2.3 LVDS测试70-71
• 5.3 本章小结71-72
• 结论72-73
• 参考文献73-80
• 致谢80

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本文编号：712815