[发明专利]低功耗的皮卫星星载计算机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种皮卫星星载计算机系统，特别是涉及一种低功耗的皮卫星星载计算机系统。

背景技术

传统微小卫星的星载计算机系统结构的研究比较成熟，大都采用多处理器的架构提高可靠性。多核架构的星载计算机系统需要由FPGA实现桥接器，而一旦桥接器遭受空间辐射破坏，整个星载计算机系统将出于瘫痪状态。

参照图1。文献“朱新忠,卫新国,陈明清.新一代并行处理星载计算机技术研究.上海航天,2004,21(1):32-37.”公开了一种皮卫星星载计算机系统。该系统是星载双CPU并行计算机。皮卫星与其他质量的卫星相比，具有成本低廉、质量体积小、研发与制造周期短、发射周期短、反应灵敏等优点。由于皮卫星自身具有的独特优势，目前皮卫星已成为全球航天领域研究的热点之一。但是，皮卫星在体积、质量、功耗等方面有严格的限制，考虑到皮卫星的功能相对比较单一，所以在性能满足的情况下，高可靠、低功耗、低复杂度成为皮卫星星载计算机系统追求的目标。

发明内容

为了克服现有皮卫星星载计算机系统功耗高的不足，本发明提供一种低功耗的皮卫星星载计算机系统。该系统由微控制器MCU、内置电源模块、高可靠备份模块、总线调度模块、电路调试模块和电路保护模块组成。所述微控制器MCU用于运行姿态控制、状态仲裁以及发送控制指令，通过总线调度模块与有效载荷、微推进系统、姿控系统、通信系统和电源系统，以及内置电源模块、高可靠备份模块、总线调度模块、电路调试模块和电路保护模块进行通信。由于微控制器MCU功耗低，而且其操作温度、性能、功耗均满足皮卫星工作环境的要求，可以降低皮卫星星载计算机系统的功耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低功耗的皮卫星星载计算机系统，其特点是：包括微控制器MCU、内置电源模块、高可靠备份模块、总线调度模块、电路调试模块和电路保护模块。所述微控制器MCU用于运行姿态控制、状态仲裁以及发送控制指令，通过总线调度模块与有效载荷、微推进系统、姿控系统、通信系统和电源系统，以及内置电源模块、高可靠备份模块、总线调度模块、电路调试模块和电路保护模块进行通信。所述内置电源模块，用于提供星载计算机板上芯片工作所需的电压。从电源系统接入固定压值的电源后，通过板上LDO芯片转换为稳定的3.3V和5V电压。所述高可靠备份模块由两块抗辐射ROM芯片组成，用于保存皮卫星初始化时的重要参数，包括各寄存器的值和启动代码。ROM1和ROM2存储的数据一样，默认情况下微控制器与ROM1中的参数进行比对，若参数一致，则执行后续操作；若参数不一致，则与ROM2中的参数进行比较，从而决定后续操作。所述总线调度模块，用于皮卫星有效载荷、微推进系统、姿控系统、通信系统和电源系统的数据传输。所述电路调试模块用于发射前在地面对星载计算机系统进行调试操作，包括代码调试接口、测试点和LED灯。所述电路保护模块包括看门狗定时器和温度传感器，用于星载计算机系统和有效载荷、微推进系统、姿控系统、通信系统和电源系统的故障处理。

本发明的有益效果是：该系统由微控制器MCU、内置电源模块、高可靠备份模块、总线调度模块、电路调试模块和电路保护模块组成。所述微控制器MCU用于运行姿态控制、状态仲裁以及发送控制指令，通过总线调度模块与有效载荷、微推进系统、姿控系统、通信系统和电源系统，以及内置电源模块、高可靠备份模块、总线调度模块、电路调试模块和电路保护模块进行通信。由于微控制器MCU功耗低，而且其操作温度、性能、功耗均满足皮卫星工作环境的要求，降低了皮卫星星载计算机系统的功耗。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

附图说明

图1是背景技术星载双CPU并行计算机结构框图；

图2是本发明低功耗的皮卫星星载计算机系统结构框图；

图3是图2中高可靠备份模块工作流程图；

图4是图2中外围分系统的I2C结构图；

图5是图4中I2C总线的写操作时序；

图6是图4中I2C总线的读操作时序。

具体实施方式

参照图2-6。本发明低功耗的皮卫星星载计算机系统以低功耗微控制器为核心；微控制器通过总线调度模块与其他分系统和模块进行通信；高可靠备份模块备份皮卫星初始的重要参数；星载计算机系统的内置电源模块为各模块芯片供电。

低功耗的皮卫星星载计算机系统包括以下模块：