复杂环境下专用计算机的设计及验证微电子学与固体电子学专业论文.docxVIP

摘要摘 摘要 摘 要 本文在研制任务的要求下，展开了对抗复杂环境的专用计算机研究，完成了 专用计算机的系统设计、软硬件实现、系统联试，并通过了各项环境实验考核。 专用计算机的工作主频高达200MHz，有较强的运算能力。主机运算单元为 两片TI．DSP C6747芯片。借助FPGA芯片完成对DSP芯片的状态检测和工作状 态切换，本文提出并实现了基于DSP芯片的快速切换温备份技术，保证了专用 计算机能够对外部接口进行接近无缝的连续操作。测试结果表明，DSP芯片切换 时间最大为6．19s。 该专用计算机系统每片DSP芯片挂载了16M*32bit大小的SDRAM作为程 序存储器。在FPGA芯片控制下，DSP芯片从NAND FLASH加载，并且可以操 作8Gbit的FLASH空间，512Kbit的EEPROM空间；同样在FPGA的监测下， DSP芯片可以操作两路速率为720Mbps的LVDS接口、一路双通道冗余备份的 1553B接口、5路速率为kHz量级的开关量输入接口、5路速率为kHz量级的时 序输出接口；同时作为状态自检的手段，DSP可以操作一片实时时钟RTC芯片、 通过两片板上的温度传感器芯片读取-3前板上的温度。 经过电系统功能覆盖测试，专用计算机工作在200MHz的主频下，存储器功 能正常、实时时钟工作正常、温度传感器工作正常，DSP芯片能够完成快速的切 换，并且720Mbps下的LVDS通信正常，作为远程终端(RT)的1553B接口通 信正常，输入输出接口隔离效果良好，通信正常。 在此基础上，专用计算机通过了常压下12个循环的鉴定级热循环测试、基 于国家军用标准GJBl51A的电磁兼容测试和累计1014个小时的长期开机测试。 关键词：复杂环境，专用计算机，快速切换，DSP，FPGA AbstractAbstract Abstract Abstract Under the requirement of the develop mission,this paper focused on the specia- lized computer under complex environment，accomplished the system design,realiza- fion of hardware and software，joint—debug of the specialized computer．After that，the system has passed a series of tests under complex environments． The specialized computer works at a main frequency of 200MHz．the major op— erationcontrol unit of specialized compmer consists of two chips TI-DSP C6747 and one chip Spartan6 FPGA．In addition of their powerful operation ability,the DSPs， who work as a warm standby to each other,call accomplish a fast switch under the cooperation of the hardware status monitoringswitch control module inside the FPGA，SO that the interface operations of the system call be continuous．Test results shows the switch call be accomplished within 6．1 gs．given an interface operation pe— riod of5ms． In the system，each DSP has a program memo巧of 1 6M木32bit,and also 8Gbit FLASH memory,5 1 2Kbit EEPROM memory．Under the supervision of FPGA，each DSP Can operate 2 LVDS interfaces at 720Mbps，1 dual—channel backup 1 553B inter- face，5 isolated inputs and 5 isolated outputs．As a method of self-monitoring，each DSP Can operate