1.2.4 基本组成

1.2.4 基本组成

卫星平台主要由星载计算机、应答机、数传、载荷单机、卫星总线和SpaceWire总线等组成(图1-12)。

星载计算机作为整星的大脑,用来处理复杂的计算,其主要由处理器最小系统、总线、存储、电源、可编程逻辑门电路(field programmable gate array,FPGA)和软件等组成(图1-13)。

1)处理器最小系统

处理器最小系统是星载计算机的核心组成部分,其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。星载计算机的处理器最早只用于载荷控制和数据处理,发展到现在,不仅用于处理载荷数据,还负责星务管理、遥测遥控和信息处理等功能。

图1-12 卫星平台组成框图

图1-13 星载计算机主要组成框图

2)总线

星载计算机总线可依据不同标准有不同分类:按功能分类,可划分为控制平面、数据平面、工具平面;按传输介质分类,可划分为共享总线、交换总线、片上总线、无线传输;按传输语义分类,可划分为消息传递、内存读写;按容错能力分类,可划分为非隔离总线、隔离总线、纠错检错编码、高级容错。

3)电路与元器件

元器件是组成星载计算机的基本单元。根据现有宇航型号中各类星载计算机的设计状态,选用的元器件具体可分为八大类,即CPU、DSP、FPGA、存储器、总线控制器、接口电路、AD/DA转换器、DC/DC转换器及EMI滤波器。

4)电源

电源为星载计算机的各部分元件提供电源供应。供电模块中包含大量的降压稳压电路,从而将输入电压变换成各模块所需要的电压。此外,电源一般受控制单元的控制,电源根据控制信号分别对星载计算机内其他单元进行供电控制,控制其加断电状态或加电时序,从而实现星载计算机的主备机切换和故障模块的故障重构。

5)FPGA

FPGA属于专用集成电路中的一种半定制电路,是可编程的逻辑列阵。FPGA的基本结构包括可编程输入输出单元、可配置逻辑块、数字时钟管理模块、嵌入式块随机存储器(randomAccess memory,RAM)、布线资源、内嵌专用硬核、底层内嵌功能单元。FPGA芯片采用大规模集成电路代替分离元器件,也可以减小器件使用种类和设计复杂度、提高系统的可靠性,因此在国内外星载计算机中得到广泛应用。

6)软件

软件是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。一般来讲,软件被划分为系统软件、应用软件和介于这两者之间的中间件。软件并不只是包括可以在计算机(这里的计算机是指广义的计算机)上运行的电脑程序,与这些电脑程序相关的文档一般也被认为是软件的一部分。简单来说,软件就是程序加文档的集合体。星载计算机软件主要包括单机软件和操作系统软件两大类。