FreeRTOS在SPARC V8处理器上的移植

FreeRTOS是一款免费的嵌入式操作系统,具有源代码公开、配置要求低、运行效率高、功能全面的特点,而基于SPARC V8架构的处理器被广泛应用于卫星遥测、遥控、姿轨控和自主管理等航天领域中。使用嵌入式操作系统可以提高SPARC V8星载应用程序的应用范围和可靠性,但目前SPARC V8架构国内尚未有FreeRTOS成功的移植案例。本文基于SPARC V8架构处理器,结合SPARC V8窗口机制的特点进行了FreeRTOS在此平台上的移植和调试工作。测试结果表明,FreeRTOS各项基本功能运行正常,可用于SPARC V8架构下星载应用程序的开发工作。

REMS操作系统在SPARC-V8处理器上的应用

RTEMS(Real-Time Executivefor Multiprocessor System)是一个实时性能非常好的嵌入式操作系统,本文简单的介绍了RTEMS操作系统的体系结构,开发环境的建立,研究了RTEMS在SPARC-V8处理器LEON3平台上的开发流程,并详细介绍了RTEMS操作系统上UART设备驱动程序的编写,并在LEON3处理器平台上对UART的驱动程序进行测试和验证。

基于SPARC V8的星载嵌入式软件全数字仿真平台设计与实现

为了提高星载嵌入式软件的可靠性和安全性,解决硬件测试环境构建困难、成本昂贵以及运行状态难以监控的局限性,提出了一种基于SPARC V8的星载嵌入式软件全数字仿真平台设计和实现方法;介绍了全数字仿真平台实现的关键技术,包括CPU指令集仿真、寄存器仿真、存储器仿真、中断控制器仿真、串口仿真、定时器仿真、虚拟外设模型仿真以及设备管理器和平台时序设计;全数字仿真平台与基于硬件的测试平台相比具有可重用性强、可快速搭建、成本低廉、高可控性、调试和测试手段丰富、支持故障注入等优点;该全数字仿真平台已在星载嵌入式软件型号研制中得到了应用,基于此平台可快速搭建虚拟目标机和虚拟外设环境,进行星载嵌入式软件运行仿真、调试验证等工作。

基于SPARC V8虚拟仿真测试平台的设计与实现

提出一种为SPARC V8微处理器搭建全数字仿真测试平台的方法,给出了详细的系统架构和设计方案。采用有限状态机构建系统模型,并对五级流水线和内存系统仿真等关键问题进行研究,设计并实现了SPARC V8微处理器的内核仿真器和与之相配套的仿真调试器。为目标软件的运行和调试提供了灵活的方法,解决了基于特定平台的实时嵌入式软件测试难以发现和定位错误的问题。

基于SPARC V8结构处理器的计算机系统设计

首先介绍了国内外计算机SPARC体系结构的研究现状,指出SPARC体系结构已成为国际上流行的处理器结构之一,而且众多航天机构也采用了SPARC结构的处理器设计其航天器的计算机系统。随后,着重说明了SPARCV8的组成结构以及国内外基于SPARCV8结构设计实现的处理器。最后给出了基于国产SPARCV8结构处理器BM3802设计实现的最小系统组成结构。

SPARC V8处理器断点调试的设计与实现研究

以一款 SPARC V8处理器为例,分析了处理器分级存储系统中 Cache 和 MMU 对断点调试实现的影响,提出有效的解决办法,并成功应用到该处理器的调试工具中。该方法也适用于其他具有Cache 和 MMU 的处理器断点调试设计。

基于SPARC V8体系的电子记帐终端设备研究

阐述了一款基于SPARC V8体系架构微处理器内核的SoC芯片的设计,该SoC芯片主要的目标应用领域是电子记帐终端设备,芯片内部集成了硬件浮点运算单元和大量的外部设备,以单芯片方案解决了以前实现同样功能的整机系统方案,既节省了应用系统成本,又提高了系统的可靠性。该芯片的设计成功使得“中国芯”家族又增添了一位新成员。

一种SPARC V8结构ALU的并行错误检测结构设计

针对嵌入式处理器在线错误检测的需求,文中基于编码预测的并行错误检测策略,选择Berger编码作为编码预测错误检测编码,设计了SPARC V8结构的加/减、逻辑和移位运算的B0编码预测结构.该结构可以直接集成为带有并行错误检测结构的SPARC V8结构ALU,相比于电路复制这样的结构实现了硬件资源的节省.与对偶复执这样两倍的执行时间并且附带结果比较的策略相比,具有明显的性能优势.

基于SPARC V8的嵌入式星载计算机

使用基于SPARC V8的国产CPU设计并实现了一种可扩展星载计算机,为航天工程中CPU国产化应用做了有益探索。

基于SPARC V8的嵌入式工控系统串口模块应用与开发

为了构建基于自主可控CPU的嵌入式工控系统,研究了SPARC V8处理器的架构和功能,提出了一种基于BM3101处理器的嵌入式工控系统方案。根据工控中高可靠性、稳定性的实际需要,开发了针对BM3101处理器的设备驱动和应用程序。详细分析了串口驱动和硬件定时器驱动的设计过程,最终实现了对BM3101处理器的软件支持。结果表明,基于BM3101构建嵌入式工控系统是可行的。

基于S698PM的VxWorks操作系统串口模块应用与开发

S698PM是欧比特公司生产的基于SPARC V8架构的高性能的32位RISC嵌入式4核处理器。介绍了基于S698PM硬件平台下VxWorks操作系统的串口模块应用与开发,简要分析了VxWorks的I/O系统及其相关操作,并从VIP工程的建立到应用编程,讲述VxWorks I/O系统中的串口模块的应用与开发流程。实现S698PM平台下VxWorks操作系统的串口通信,并得出相应结论。

基于S698P4的VxWorks操作系统定时器模块应用与开发

S698P4是欧比特公司生产的基于SPARC V8架构的高性能的32位RISC嵌入式4核处理器。主要介绍基于S698P4硬件平台下VxWorks操作系统的定时器应用与开发。简要分析VxWorks的时钟和定时机制以及S698P4定时器模块的原理。将从VIP工程的建立到应用编程,讲述VxWorks定时器的应用与开发流程。从实验结果分析说明S698P4下VxWorks操作系统的定时器应用的正确性与可靠性,并得出相应结论。

星载嵌入式软件全数字仿真开发验证平台

为了应对当前航天器软件功能日趋复杂与软件研制周期短、对软件可靠性和安全性要求高的矛盾,同时为了满足国产化自主可控的需求,在国产Linux操作系统下,以QEMU的SPARC V8指令集模拟器为基础,解决了SOC2012片内外设与A6017仿真等关键问题,搭建了一种星载嵌入式软件全数字仿真开发验证平台;提出了通过共享内存解决方案,提高QEMU指令集仿真内核对外围IO空间读写仿真效率;该平台已经用于某卫星型号控制分系统软件和星务软件测试,相较于基于硬件的测试平台,该平台具有更好的可重用性和快速搭建性,能够大大降低硬件测试的风险和成本,同时具备更强的可控性以及更丰富的调试和测试手段。

SPARC平台模拟器源码级调试系统的研究与实现

软件模拟器采用软件思想模拟真实硬件工作情况,作为嵌入式系统研究的基础研发工具,被广泛应用于体系结构设计调优、软硬件协同设计领域。研究提出一种在SPARC指令集模拟器平台上实现源码级调试系统的方法,一方面该方法使用SPARC交叉调试器对运行于SPARC指令集模拟器上的应用程序进行源码级调试,有效避免了单独实现源码级调试器所带来的调试信息解析困难、可靠性难以验证的弊端;另一方面提出了在集成开发环境下源码级调试系统的高效集成机制,有效解决了进程间切换延时开销大、界面僵死等问题,为SPARC平台嵌入式系统开发人员提供了一种支持图形化界面的高可靠性源码级调试系统。通过具体实现分析,对整个调试系统进行了性能评估。

基于BM3803+FPGA的磁悬浮飞轮磁轴承控制器的设计与实现

磁悬浮飞轮是卫星进行高精度姿态控制的理想执行机构,BM3803作为国内具有自主产权的SPARC V8构架的空间处理器,具有高可靠性、可移植性、可扩展性等特点,为了提高空间用磁悬浮飞轮控制系统的可靠性和灵活性,对基于BM3803的磁轴承数字控制器进行研究。首先,对磁轴承系统进行建模,并选择合适的控制策略。接着,提出了一种基于BM3803+FPGA的磁轴承数字控制器方案。然后,搭建了实验系统并测试系统的实际性能。经理论分析,基于BM3803+FPGA的磁轴承控制器相对基于DSP+FPGA的控制器失效率降低了30%,实验结果表明新的系统功耗降低10%,在磁悬浮飞轮工作转速范围内,飞轮转子跳动量小于18μm,达到了较高的控制精度。

面向宇航应用的高性能多核处理器S698PM芯片的设计

综述了面向宇航应用的SPARC架构嵌入式处理器芯片的发展历程及技术产品,介绍了新一代SPARC架构多核处理器SOC芯片(S698PM芯片)的设计,阐述了其在性能优化和可靠性优化方面的设计方法。S698PM芯片架构采用SMP对称多处理架构,配置四核高性能SPARC V8处理器,具备二级缓存控制,数据吞吐能力大;芯片具备丰富的片上外设及宇航总线接口;支持多款嵌入式实时操作系统(EOS)。

基于SPARC的地址非对齐异常处理研究

高可靠嵌入式系统中的异常处理策略是评估该系统可靠性的一个重要指标,尤其对于军工、航天等方面的应用。文中基于宇航级CPU AT697F和军用实时操作系统Vx Works,分析了SPARC V8体系结构下Vx Works的异常处理机制,并详细介绍SPARC V8体系结构特有的寄存器窗口机制以及该机制结合Vx Works操作系统的具体实现。在此基础上,提出了针对SPARC V8体系结构的一种异常处理策略,并基于该策略完成了内存地址非对齐访问的异常处理,提高了嵌入式实时系统的可靠性。

S698PM宇航芯片的软件支持及信息处理性能测试

综述了面向宇航应用的S698PM宇航处理器芯片的软件支持,设计了嵌入式操作系统VxWorks的板级支持包BSP软件,分析了BSP包中多核的任务调度机制和中断管理。本文还给出了S698PM的性能测试数据,测试结果表明S698PM性能优越。最后通过一个FFT算法的应用实例展现了S698PM的并行计算处理能力。

S698P4 SoC芯片存储器控制器的设计与实现

详细分析了S698P4 SoC芯片存储器控制器的控制原理,并给出相应设计方案和仿真结果。该控制器可在32bit位宽模式下对存储器进行读写控制。目前该处理器已实现了量产,实际硬件测试验证了S698P4 SoC芯片存储器控制器的高效性能。

一种改进的数据通信协议设计与实现

在主机与目标机间建立与通信端口无关的命令驱动式数据通信协议,给出数据包格式及命令功能定义。该协议采用分层和模块化设计方法,支持1553B和RS-232 2种通信端口,通过扩展底层通信管理模块可实现对CAN、SPI、SPACEWIRE等总线的支持。SPARC V8存储器加载和下载软件的运行结果验证该协议的正确性,表明其能屏蔽不同通信端口之间的差异性,实现正常的数据传输。