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随着航天事业的发展,卫星也逐步趋于小型化,微型化。微纳卫星是指具有高功能密度的现代微型、纳型卫星,即发射重量在1kg-100kg范围内的现代卫星,在近年来成为研究人员的重点研究对象。它与传统卫星相比,具有体积小,重量轻,功耗低的特点,这就要求星载计算机系统能达到高集成度,多功能的性能要求。 和传统的FPGA处理芯片不同,新型SoC型FPGA处理器自带ARM处理内核,本文采用的SmartFusion2 SoC型FPGA芯片,处理能力能达到100MHz,1.25DMIPS/MHz,拥有大量逻辑处理单元,能实现星载计算机星务处理的功能。此芯片采用了AMBA总线将CortexM3内核、FPGA逻辑资源、以及APB接口的I2C、SPI、以太网、DMA等外设连接起来,真正实现了单芯片SoC的完美解决方案。 SmartFusion2 SoC型FPGA的IP开发采用基于总线的开发方式,将各个模块合理划分,初始开发阶段只需要关注每个模块的功能实现,后期采用总线将各个模块连接起来,利用总线读写的方式操控总线上各个模块的通信。这种方式不需要设计人员考虑FPGA与ARM处理器直接如何让通信,降低了设计人员开发的难度,且FPGA代码和ARMC代码的开发能同时进行,缩短了研发周期。调试完成的FPGA代码能生成通用化的IP核,为后期研发数十颗,甚至上百颗微纳卫星做好准备。 本文在充分理解AMBA总线协议的基础上,完成了基于AMBA总线的星载计算机星务SoC型FPGA的部分IP设计,阐述了RTL级设计思想和设计流程,给出了仿真验证的结果以及在硬件集成环境的开发与调试过程。验证结果表明,该设计在功能和时序上均已符合设计标准,达到设计要求。