星载嵌入式计算机技术与应用PDF电子书下载

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第1章 绪论 1

1.1星载计算机概述 1

1.1.1计算机发展史 1

1.1.2星载计算机发展历程 7

1.1.3体系结构的发展历程 10

1.2星载计算机概念 11

1.2.1功能定义 11

1.2.2主要特点 11

1.2.3分类与功能 14

1.2.4基本组成 14

1.2.5性能指标 16

1.3本书内容安排 18

第2章 体系架构技术 19

2.1系统架构概述 19

2.1.1基本概念 19

2.1.2系统架构分类 20

2.2系统架构特征 21

2.2.1模块化 21

2.2.2开放式 25

2.2.3冗余 30

2.3典型架构应用 35

2.3.1应用卫星 35

2.3.2深空探测 36

2.3.3微纳卫星 37

第3章 处理器最小系统 39

3.1星载计算机处理器概述 39

3.1.1国内外处理器发展情况 39

3.1.2计算机指令集及其系列产品概述 40

3.2 1750A系列处理器技术 43

3.2.1 1750A体系架构发展历程 43

3.2.2 1750A体系架构简介 44

3.2.3典型的1750A系列处理器 44

3.2.4技术特征 47

3.3 SPARC系列处理器技术 49

3.3.1 SPARC体系发展历程 49

3.3.2 SPARC体系架构特点 50

3.3.3典型的SPARC系列处理器 51

3.3.4技术特征 53

3.4 PowerPC系列处理器技术 56

3.4.1 PowerPC体系发展历程 56

3.4.2 PowerPC体系架构特点 57

3.4.3典型的PowerPC处理器 57

3.4.4技术特征 58

3.5 ARM系列处理器技术 60

3.5.1 ARM体系发展历程 60

3.5.2 ARM体系架构特点 60

3.5.3典型的ARM处理器 62

3.5.4技术特征 66

3.6 MIPS系列处理器技术 68

3.6.1 MIPS体系架构发展历程 68

3.6.2 MIPS体系架构简介 69

3.6.3典型的MIPS系列处理器 69

3.6.4技术特征 70

3.7 X86系列处理器技术 72

3.7.1 X86体系架构发展历程 72

3.7.2 X86体系架构简介 72

3.7.3典型的X86系列处理器 73

3.7.4技术特征 73

3.8 RISC-V系列处理器技术 75

3.8.1 RISC-V体系架构发展历程 75

3.8.2 RISC-V体系架构简介 76

3.8.3典型的RISC-V系列处理器 77

3.8.4技术特征 78

3.9处理系统存储技术 80

3.9.1非易失性程序存储器设计与应用 80

3.9.2 Flash型数据存储器设计与应用 81

3.9.3 SRAM型数据存储器设计与应用 82

3.9.4 SDRAM型数据存储器设计与应用 82

第4章 总线技术 84

4.1总线概述 84

4.2总线分类 85

4.2.1按功能划分 85

4.2.2按传输方式划分 86

4.3星载计算机总线设计 86

4.3.1 1553B总线 87

4.3.2 CAN总线 92

4.3.3 SpaceWire总线 97

4.3.4 PCI-Express总线 102

4.3.5 RapidIO总线 105

4.3.6其他总线 109

第5章 接口电路技术 119

5.1接口电路需求 119

5.1.1接口电路功能需求 119

5.1.2接口电路隔离需求 120

5.2接口电路功能分类 120

5.2.1供电接口 120

5.2.2模拟量采集与发送接口 121

5.2.3数字量采集与发送接口 121

5.2.4驱动接口 122

5.2.5其他高可靠接口 122

5.3接口电路设计 123

5.3.1供电接口 123

5.3.2模拟量采集与发送接口 125

5.3.3数字量采集与发送接口 130

5.3.4驱动接口 142

5.3.5其他高可靠接口 144

5.4典型应用 147

第6章 电源与地设计 150

6.1电源系统概述 150

6.1.1能量的来源 150

6.1.2系统的定义 151

6.1.3系统的供电 151

6.2系统拓扑 153

6.2.1电源信号定义 153

6.2.2电源转换方式 154

6.2.3电源转换拓扑 157

6.3电源接地技术 158

6.3.1接地的定义 158

6.3.2接地的作用 158

6.3.3接地的方式 159

6.3.4接地的要求 160

6.4电源可靠性与安全性 163

6.4.1可靠性设计 163

6.4.2安全性设计 166

6.5电磁兼容性设计技术 166

6.5.1电磁兼容性设计 167

6.5.2电磁兼容性试验 170

6.6电源稳定性 173

6.6.1浪涌抑制 173

6.6.2纹波抑制 175

6.7电源损耗与噪声 176

6.8电源器件特性 177

6.8.1开关电源 177

6.8.2线性稳压器 179

第7章 星载计算机FPGA设计 182

7.1星载计算机FPGA概述 182

7.1.1星载计算机FPGA系列及体系架构 182

7.1.2星载计算机FPGA器件使用流程 186

7.1.3 FPGA开发软件 187

7.1.4 FPGA开发硬件 188

7.2星载计算机FPGA需求分析与选型参考 189

7.2.1需求分析 189

7.2.2设计预估 190

7.2.3选型参考 191

7.3星载计算机FPGA设计与实现 194

7.3.1 FPGA典型开发流程 194

7.3.2 FPGA硬件设计 196

7.3.3 FPGA逻辑设计 200

7.3.4 FPGA可靠性设计 204

7.3.5几种常见类型的FPGA设计要点 206

7.3.6 FPGA在轨上注重构 207

7.4星载计算机FPGA设计的新趋势 208

7.4.1 SOPC开发 208

7.4.2 HLS开发 209

第8章 软件技术 211

8.1星载计算机软件简介 211

8.1.1星载计算机软件分类 211

8.1.2星载计算机软件的发展 212

8.2星载计算机单机软件设计 214

8.2.1软件顶层设计 214

8.2.2软件功能设计 217

8.2.3软件外部接口设计 222

8.2.4软件可靠性与安全性设计 224

8.3星载嵌入式操作系统 228

8.3.1操作系统简史 228

8.3.2操作系统软件架构 230

8.3.3操作系统可靠性设计 241

8.3.4操作系统功能应用 249

第9章 元器件应用与抗辐射加固技术 255

9.1元器件选用 255

9.1.1元器件选择要求 255

9.1.2元器件应用要求 260

9.2抗辐射加固技术 260

9.2.1空间辐射环境 261

9.2.2常见辐射效应 264

9.2.3芯片级辐射效应及加固技术 270

9.2.4系统级抗辐射加固设计 274

9.2.5电子系统抗辐射加固设计量化评估技术 279

第10章 发展趋势与展望 281

10.1体系架构发展 281

10.1.1“云-边-端协同”架构 281

10.1.2软件定义系统架构 283

10.1.3感存算一体化架构 286

10.1.4新型信息系统架构 286

10.2元器件发展 287

10.2.1多芯并行 288

10.2.2片上系统与系统级封装 290

10.2.3软件定义无线电 291

10.2.4人工智能芯片 292

10.3软件发展 295

10.3.1智能信息处理 295

10.3.2智能数据管理 296

10.3.3卫星网络安全 297

10.3.4网络化操作系统 298

10.3.5综合化软件系统 299

10.3.6混合异构算力 300

10.4应用展望 302

10.4.1卫星组网通信 302

10.4.2在轨图像处理 303

10.4.3自主健康管理 305

10.4.4量子计算机 306

10.4.5数字计算机MBSE 308

10.4.6智能人机交互 309

10.4.7空间防御 310

参考文献 313

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