[發明專利]一種容量可擴展的星載大容量存儲系統

有效

• 申請號: 201510180494.0
• 申請日: 2015-04-16
• 公開（公告）號: CN104750437B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 趙雪綱;康旭輝;王寧;王鳳陽;申景詩
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一三研究所
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 高燕燕,仇蕾安

技術領域

本發明屬于星載數據存儲領域，可應用于各種航空航天器載荷數據、星務遙測數據等的高速存儲及回放。

背景技術

近年來，衛星應用數據量隨著載荷技術的發展，對星載存儲器容量提出了多樣的要求。衛星應用數據依據載荷的種類、分辨率、工作時長等情況的不同，對星載存儲器的存儲容量級別需求也就不一樣，例如，通信衛星、遙感衛星、高分辨率衛星對存儲器容量需求從百G至數T級別不等；同時，為了適應中長期戰略發展要求，大容量存儲器須按照模塊化、接口標準化進行設計，實現存儲容量的擴展，即可通過增加/減少部組件達到提升/降低設備存儲容量以滿足不同類型衛星的應用需求。

目前，針對各型號衛星研制生產的大容量存儲器基本為定制型，即根據衛星應用數據容量、數據接口等需求設計相適應的存儲器設備，定制型設備存在研制周期長、成本昂貴等缺點，致使產品難以定型化生產。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種容量可擴展的星載大容量存儲系統，采用該電路架構設計生產的大容量存儲器，可以極大的降低研制成本、縮短研制周期、提高產品化程度，并且能滿足不同型號衛星對存儲器容量等級的不同需求。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：該系統為雙總線架構，包括電源組件、控制和接口組件以及一個以上存儲組件，各組件之間均通過層疊式電連接器連接，其中層疊式電連接器中具有多個傳輸節點，分別用于傳輸RS485總線信號、M-LVDS總線信號以及電源信號；其中RS485總線以及M-LVDS總線中均以控制和接口組件為主設備；各組件以堆疊的方式放置。

電源組件包括順次相連的過流保護電路、浪涌抑制電路、濾波電路和DC/DC電路，其中將衛星平臺提供的一次電源輸入至過流保護電路，由DC/DC電路轉換成其他各組件所需的二次電源。

控制和接口組件包括數據存儲FPGA芯片和控制MCU芯片，控制MCU芯片連接至數據存儲FPGA芯片的內部信號接口端。

數據存儲FPGA芯片通過M-LVDS總線接口連接至M-LVDS總線，通過M-LVDS總線將輸入數據進行路由分發至各存儲組件，各存儲組件的回放數據也通過M-LVDS總線進入到數據存儲FPGA芯片中；數據存儲FPGA芯片通過高速數據輸入/輸出接口連接衛星或其他外部設備，用于接收衛星或其他外部設備的輸入數據，同時將各存儲組件的回放數據通過高速數據輸入/輸出接口回放輸出至衛星或者其他外部設備。

控制MCU芯片通過RS485總線接口連接至RS485總線，用于對各存儲組件進行識別管理，存儲每個存儲組件的ID以及該存儲系統總的有效存儲容量；控制MCU芯片通過總線接口連接衛星平臺上的指令總線，接收并解析總線指令，根據總線指令控制數據存儲FPGA芯片進行數據的輸入和回放。

存儲組件由邏輯控制FPGA和配置程序管理FPGA構成，其中配置程序管理FPGA通過RS485總線接口連接至RS485總線；邏輯控制FPGA通過M-LVDS總線接口連接至M-LVDS總線，用于完成輸入數據的存儲以及回放數據的回放處理。

針對每一個存儲組件，在其邏輯控制FPGA選取多個預留的IO管腳固化其電平高低狀態，作為標識該存儲組件的ID供控制MCU芯片進行識別管理。

進一步地，M-LVDS總線采用半雙工16bit數據并行模式的M-LVDS總線，共18對差分信號，包括：1對門控信號、1對時鐘信號、16對數據信號，其中時鐘信號速率采用100MHz。

進一步地，控制MCU芯片通過RS485總線接口連接至RS485總線，用于對各存儲組件進行識別和管理，分為識別和管理兩個部分：

步驟一、控制MCU芯片采用ID地址輪詢—應答的方式對各存儲組件進行識別，具體分為如下步驟：

步驟1)、控制和接口組件通過RS485總線向連接在其上的所有存儲組件發送一一對應的輪詢檢測指令，每個輪詢檢測指令中具有對應存儲組件的ID標識；

步驟2)、RS485總線上的存儲組件接收到ID標識與自身ID一致的輪詢檢測指令后，在1ms內應答控制和接口組件；

步驟3)、控制和接口組件完成總線上所有組件的輪詢檢測后，確定所有存儲組件數量及其各自的ID；

步驟4)、控制和接口組件根據所有存儲組件的數量計算出存儲系統總的有效存儲容量，保存各存儲組件的ID和存儲容量以及總的有效存儲容量，并建立回放數據列表用于保存各存儲組件中數據的存儲信息。

步驟二、控制MCU芯片對各存儲組件的管理包括兩部分：