《中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）》2007年硕士论文

发布时间：2016-08-09 08:10

  本文关键词：基于国产CPU（SPARCV8）的星载计算机技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

《中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）》 2007年

基于国产CPU（SPARCV8）的星载计算机技术研究

谢浩  

【摘要】： 由于我国信息技术产业与发达国家还有较大差距,国内星载计算机CPU依赖国外进口,我国的航天计算机技术相对比较落后。随着航天工程复杂性的提高,对航天计算机的性能要求也越来越高。 研究和开发基于国产CPU的星载计算机对于我国航天技术独立自主的发展,摆脱技术上受制于人的困境具有重要意义。 SPARC (Scalable Processor Architecture),诞生于SUN Microsystems实验室公司,它是加州大学伯克利的研究人员在RISC技术上研究发展起来的。SPARC V8体系结构的CPU在航天领域获得了广泛应用。国产SPARC V8 CPU研制才刚刚起步,技术成熟还需时日。要想在空间领域得到应用,则需要更长的时间。基于此,本文利用国产某产品设计一个小的嵌入式系统,为其在航天工程中应用做了有益探索。 本文采用的SPARC V8是国内自主研制的高性能CPU,处理能力可以达到80MIPS,是目前国产的可用于航天工程中处理能力最高的CPU之一。 本文认真深入调研了当前国内外星载计算机技术的发展现状,分析了国内外的发展趋势和前景;跟踪当前国际先进的计算机设计理念,研制出一种于满足我国航天工程需要的高性能计算机小系统原理样机。对星载计算机研制过程的设计思路、技术难点和解决方案进行了详细的论述。仔细讨论了每个模块的设计思路、原理设计方法、PCB设计要领,分析总结了硬件调试和软件调试策略方法、V8语言设计方法、底层初始化程序和GDB串口调试过程,并测试比较了CPU在不同频率时的功耗和性能。文章还调研了支持SPARC V8的几种嵌入式操作系统,分析比较了其优劣和应用前景。最后,给出了本系统的最佳选择。 本文分析研究了当前国内外先进的星载计算机技术,结合实际情况,意在研制满足我国未来航天工程需要的星载计算机。本设计经过完善后,可直接用于航天工程,具有重要的实用价值。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：V446
【目录】：

摘要4-6

Abstract6-12

第1章 前言12-17

1.1 课题的目的和意义12-15

1.2 课题主要内容及方案15-17

第2章 国内外星载计算机发展概况17-22

2.1 国外星载计算机的发展情况17-20

2.1.1 RAD750, 3U CPCI单板计算机（BAE System）17-19

2.1.2 适于空间应用的AT697 处理器（ATMEL）19-20

2.2 国内星载计算机发展情况20-22

第3章 原理样机的硬件总体设计22-43

3.1 系统元器件的选型22-28

3.1.1 CPU的选择23-26

3.1.2 可编程逻辑器件的选择26

3.1.4 存储器的选择26-27

3.1.5 专用接口的选择27-28

3.2 系统各功能模块的设计28-38

3.2.1 CPU模块29-33

3.2.2 存储器模块33-34

3.2.3 复位和电压监控模块34

3.2.4 晶振电路和时钟倍频34-36

3.2.5 电源模块36-37

3.2.6 15538总线模块37-38

3.3 PCB设计与制作38-43

3.3.1 设计PCB板的一些规则39-40

3.3.2 电源板、主板和底板PCB设计40-43

第4章 硬件调试和底层软件开发43-64

4.1 硬件调试43-44

4.2 调试策略44-45

4.3 V8 汇编语言45-47

4.3.1 语言格式45-46

4.3.2 程序设计46-47

4.4 CPU初始化程序设计47-51

4.5 GDB调试工具51-54

4.6 串口调试和BOOTLOADER54-58

4.7 测试结果分析与结论58-60

4.8 几种实时多任务操作系统的比较60-64

第5章 结束语64-67

5.1 本文的技术成果64-66

5.2 进一步的工作66-67

参考文献67-69

硕士期间以第一作者身份发表的论文69-70

致谢70-71

附录71-72

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【引证文献】

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【参考文献】

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【同被引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号：89344