[發明專利]一種基于ARM的多級容錯星載計算機系統

有效

• 申請號: 201910472740.8
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN110162432B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 梁軍;劉莉;張曉曦;高奇;崔秀海;彭宇;彭喜元
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F11/20
• 分類號: G06F11/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 董玉嬌

1.一種基于ARM的多級容錯星載計算機系統，其特征在于，包括主控板和備份板，二者通過PC104插件連接，從而實現二者間的信號傳輸；

主控板包括兩個ARM主控模塊，且兩個ARM主控模塊采用非抗輻射級ARM處理器實現；

備份板包括單片機監控模塊和電源模塊，且單片機監控模塊采用抗輻射級單片機實現；通過抗輻射級單片機來承擔系統的控制型任務，并監測ARM主控模塊工作狀態；

兩個ARM主控模塊均用于實現承擔星載計算機系統計算型任務及星務管理任務，并根據星務管理任務發出控制指令；

兩個ARM主控模塊中的一個或兩個ARM主控模塊作為星載計算機系統的主處理器，單片機監控模塊用于對主處理器的工作狀態進行監測，根據監測結果確定主處理器是否故障，并對故障的主處理器進行切機操作；

單片機監控模塊還用于根據兩個ARM主控模塊發出的控制指令，對相應的外設進行控制；

電源模塊用于給兩個ARM主控模塊和單片機監控模塊進行供電；

星載計算機系統包括三種工作模式，

其一、因兩個ARM主控模塊故障，二者停止工作，僅單片機監控模塊工作，此模式為衛星應急模式；

其二、一個ARM主控模塊和單片機監控模塊處于工作狀態，另一個ARM主控模塊處于非工作狀態，此模式為正常工作模式；

其三、兩個ARM主控模塊和單片機監控模塊均處于工作狀態，此模式為冗余工作模式；此模式下，兩個ARM主控模塊共同作為主處理器，在單片機監控模塊的監測下，完成星載計算機各項任務；單片機監控模塊既負責監控兩個主處理器的工作狀態，在主處理器工作異常時進行重啟，同時又作為從設備，接收主處理器的指令，承擔部分星載計算機任務；或者此模式下，以單片機監控模塊為主處理器，負責星載計算機所有控制型任務，兩個ARM主控模塊則承擔星載計算機的計算型任務。

2.根據權利要求1所述的一種基于ARM的多級容錯星載計算機系統，其特征在于，每個ARM主控模塊包括ARM最小系統、RS422收發器和CAN收發器；

ARM最小系統通過RS422收發器與RS422總線進行數據通信；

ARM最小系統通過CAN收發器與CAN總線進行數據通信；

ARM最小系統用于發出心跳信號，單片機監控模塊實時監測ARM最小系統的心跳信號，并根據接收的心跳信號判斷ARM最小系統是否發生故障，當確定ARM最小系統發生故障時，單片機監控模塊進行切機操作。

3.根據權利要求1所述的一種基于ARM的多級容錯星載計算機系統，其特征在于，單片機監控模塊包括單片機最小系統和CAN收發器；

單片機最小系統通過CAN收發器與CAN總線進行數據通信。

4.根據權利要求1所述的一種基于ARM的多級容錯星載計算機系統，其特征在于，電源模塊包括電源保護電路、電源轉換電路和繼電器開關電路；

電源保護電路接收電源總線的電源電壓，并對其采集的電源電壓進行保護后，通過電源轉換電路進行電壓轉換，電壓轉換完成的電源電壓通過繼電器開關電路對兩個ARM主控模塊和單片機監控模塊進行供電；

繼電器開關電路，還用于接收單片機監控模塊的控制指令，從而對兩個ARM主控模塊的供電通斷進行控制。

5.根據權利要求1所述的一種基于ARM的多級容錯星載計算機系統，其特征在于，還包括狀態監控模塊；

狀態監控模塊，用于采集星箭分離信號，并將該星箭分離信號發送至單片機監控模塊，單片機監控模塊根據接收的星箭分離信號，確定衛星處于在軌狀態或地面狀態，并根據在軌狀態或地面狀態確定兩個ARM主控模塊的工作狀態。