一种基于星载处理器FPGA的仿真验证系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于星载处理器FPGA的仿真验证系统，仿CPU读取FPGA数据模块可用于并将命令与数据批量写入FPGA处理器模块的存储单元中，以及读取FPGA处理器模块的缓存数据，仿SRAM存储模块用于存储FPGA处理器模块的数据，仿时钟与复位模块用于向FPGA处理器模块提供上电复位信号和固定工作时钟频率，仿异步串口收发模块用于验证FPGA处理器模块的数据异步串口接收与发送功能，仿应答机同步遥控发送模块用于模拟应答机验证输出同步遥控指令至FPGA处理器模块，仿同步遥测接收模块用于接收与保存FPGA处理器模块发出的同步遥测数据。通过本发明专利技术，可实现星载处理器FPGA与各模块之间的功能性仿真验证，有效提升测试与研发效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于fpga仿真验证，尤其涉及一种基于星载处理器fpga的仿真验证系统。

技术介绍

1、基于大规模集成电路fpga设计的星载处理器作为综合电子控制系统中的核心组成部分之一，由于fpga具备高度的集成度、出色的功耗控制能力和轻巧的重量，完美契合了卫星领域对产品低功耗、高功能密度以及减重等关键需求的追求，因此fpga被广泛应用于各类宇航行业智能化产品中。fpga处理器不仅可作为遥控指令和数据上传下达的控制中枢，还具备多种功能类型和复杂多样的数据接口，使之能够高效处理来自地面的遥控指令，并实时将卫星数据回传至地面站，实现信息的快速交互，同时，其多样化的接口设计使得fpga能够与其他宇航设备进行灵活连接，构建出高效、稳定的卫星通信和控制网络。

2、但在现有技术下，由于fpga星载处理器通常需要在高辐射、微重力、极端温度等太空环境下工作，在太空设备全部装配完成后再进行实地调试，调试工作开展的难度较大，调试的整体效率较低，同时，fpga星载处理器在具备优异性能的同时，其与其他宇航设备之间的接口和通信协议通常也较为复杂，进一步增加了处理器fpga与各种外设接口数据交互功能和时序的正确性调试的难度与成本。

技术实现思路

1、本专利技术要提供一种基于星载处理器fpga的仿真验证系统，以解决现有星载处理器fpga难以在开发阶段进行整体功能测试，以及测试效率较低的技术问题。

2、为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：一种基于星载处理器fpga的仿真验证系统，包括：

3、仿cpu读取fpga数据模块，所述仿cpu读取fpga数据模块包括一片处理器模型，所述仿cpu读取fpga数据模块与fpga处理器模块通过并行数据总线实现数据通讯，所述仿cpu读取fpga数据模块基于所述并行数据总线用于向所述fpga处理器模块发送读写请求，并将命令与数据批量写入所述fpga处理器模块的存储单元中，以及读取所述fpga处理器模块的缓存数据；

4、仿sram存储模块，所述仿sram存储模块包括四片sram静态随机存取存储器模型，用于存储所述fpga处理器模块的资源数据；

5、仿时钟与复位模块，所述仿时钟与复位模块用于向所述fpga处理器模块提供上电复位信号和频率为50mhz的固定工作时钟频率；

6、仿异步串口收发模块，所述仿异步串口收发模块用于模拟外部设备接口进而验证所述fpga处理器模块的数据异步串口接收和异步串口发送功能；

7、仿应答机同步遥控发送模块，所述仿应答机同步遥控发送模块用于模拟应答机验证输出三线制同步遥控指令至所述fpga处理器模块；

8、仿同步遥测接收模块，所述仿同步遥测接收模块用于接收与保存所述fpga处理器模块发出的同步遥测数据。

9、优选的，所述仿cpu读取fpga数据模块还用于发送读写时序信号至所述fpga处理器模块，由所述fpga处理器模块控制所述仿sram存储模块内数据进行读写操作，实现所述仿cpu读取fpga数据模块间接读写所述仿sram存储模块中数据的功能。

10、优选的，所述仿cpu读取fpga数据模块间接读写所述仿sram存储模块中的数据分别记录在文件.txt和.txt中。

11、优选的，所述仿异步串口收发模块包括20路异步串口发送接口和接收接口，所述仿异步串口收发模块用于模拟包括但不限于纳型星敏感器、星载陀螺、磁强计、三轴飞轮等与所述fpga处理器模块实现异步双向通信的外设接口。

12、优选的，所述仿异步串口收发模块的数据收发功能包括数据发送工序与数据接收工序，在所述数据发送工序中，所述仿异步串口收发模块用于读取预先录入的串口数据码本.txt文件，通过并串数据转换后，所述仿异步串口收发模块向所述fpga处理器模块发送固定波特率为的异步串口数据。

13、优选的，所述仿异步串口收发模块向所述fpga处理器模块发送的异步串口数据存储于所述仿sram存储模块的特定地址中，用于供所述仿cpu读取fpga数据模块对异步串口数据实现读取操作。

14、优选的，在所述数据接收工序中，所述仿cpu读取fpga数据模块用于向所述fpga处理器模块输入数据发送指令，所述fpga处理器模块根据数据发送指令用于向所述仿异步串口收发模块发送固定波特率为的异步串口数据，并将异步串口数据记录于.txt文本中。

15、优选的，所述仿应答机同步遥控发送模块还用于读取预先录入的指令源文件.txt，并将同步遥控指令传输至所述fpga处理器模块，所述fpga处理器模块针对同步遥控指令的处理包括指令解析、指令执行、数据缓存与输出中断标志。

16、优选的，所述仿同步遥测接收模块还用于将所述fpga处理器模块输出的同步遥测数据存储于码本文件.txt中。

17、优选的，仿真验证系统的程序文本采用与vhdl代码混合编写，仿真验证工具为，用于为所述fpga处理器模块、所述仿cpu读取fpga数据模块、所述仿sram存储模块、所述仿时钟与复位模块、所述仿异步串口收发模块、所述仿应答机同步遥控发送模块与所述仿同步遥测接收模块的数据交互提供闭环的工作环境。

18、本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

19、(1)本专利技术提供的一种基于星载处理器fpga的仿真验证系统，除fpga处理器模块外，仿cpu读取fpga数据模块、仿sram存储模块、仿时钟与复位模块、仿异步串口收发模块、仿应答机同步遥控发送模块与仿同步遥测接收模块均为仿真验证工具提供的功能模块，基本满足在星载处理器fpga实际开发过程中所适配的各类模块功能，且可根据实际开发需求进一步对功能模块进行增设与删减，为星载处理器fpga的测试工作提供极大便利。

20、(2)本专利技术提供的一种基于星载处理器fpga的仿真验证系统，可根据测试需要更改仿真系统调用的各种激励数据源文件，进而充分验证星载处理器fpga的数据收发和存储调度能力，同时还可通过改变输入激励，进一步充分验证处理器fpga在不同工况下的数据处理能力，提高测试的充分性。

21、(3)本专利技术提供的一种基于星载处理器fpga的仿真验证系统，可极大提高产品研制效率，在设计阶段根据需求设计仿真激励，验证设计逻辑功能的正确性和完备性，帮助设计人员提前发现潜在的设计缺陷，逐步完善设计架构，提升研制效率。

22、(4)本专利技术提供的一种基于星载处理器fpga的仿真验证系统，为最大限度的模拟处理器fpga可能遇到的各种工况，在本专利技术中提供了与处理器fpga实现交互功能的各种模型，不同模型与处理器fpga交互产生的数据分别存储于不同的码本，便于数据比对，同时可将仿真平台的适应性可扩展到不同卫星型号中的处理器fpga验证中，可有效

【技术保护点】

1.一种基于星载处理器FPGA的仿真验证系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于星载处理器FPGA的仿真验证系统，其特征在于，所述仿CPU读取FPGA数据模块还用于发送读写时序信号至所述FPGA处理器模块，由所述FPGA处理器模块控制所述仿SRAM存储模块内数据进行读写操作，实现所述仿CPU读取FPGA数据模块间接读写所述仿SRAM存储模块中数据的功能。

3.如权利要求2所述的基于星载处理器FPGA的仿真验证系统，其特征在于，所述仿CPU读取FPGA数据模块间接读写所述仿SRAM存储模块中的数据分别记录在文件.txt和.txt中。

4.如权利要求1所述的基于星载处理器FPGA的仿真验证系统，其特征在于，所述仿异步串口收发模块包括20路异步串口发送接口和接收接口，所述仿异步串口收发模块用于模拟包括但不限于纳型星敏感器、星载陀螺、磁强计、三轴飞轮等与所述FPGA处理器模块实现异步双向通信的外设接口。

5.如权利要求1所述的基于星载处理器FPGA的仿真验证系统，其特征在于，所述仿异步串口收发模块的数据收发功能包括数据发送工序与数据接收工序，在所述数据发送工序中，所述仿异步串口收发模块用于读取预先录入的串口数据码本.txt文件，通过并串数据转换后，所述仿异步串口收发模块向所述FPGA处理器模块发送固定波特率为的异步串口数据。

6.如权利要求5所述的基于星载处理器FPGA的仿真验证系统，其特征在于，所述仿异步串口收发模块向所述FPGA处理器模块发送的异步串口数据存储于所述仿SRAM存储模块的特定地址中，用于供所述仿CPU读取FPGA数据模块对异步串口数据实现读取操作。

7.如权利要求5所述的基于星载处理器FPGA的仿真验证系统，其特征在于，在所述数据接收工序中，所述仿CPU读取FPGA数据模块用于向所述FPGA处理器模块输入数据发送指令，所述FPGA处理器模块根据数据发送指令用于向所述仿异步串口收发模块发送固定波特率为的异步串口数据，并将异步串口数据记录于.txt文本中。

8.如权利要求1所述的基于星载处理器FPGA的仿真验证系统，其特征在于，所述仿应答机同步遥控发送模块还用于读取预先录入的指令源文件.txt，并将同步遥控指令传输至所述FPGA处理器模块，所述FPGA处理器模块针对同步遥控指令的处理包括指令解析、指令执行、数据缓存与输出中断标志。

9.如权利要求1所述的基于星载处理器FPGA的仿真验证系统，其特征在于，所述仿同步遥测接收模块还用于将所述FPGA处理器模块输出的同步遥测数据存储于码本文件.txt中。

10.如权利要求1所述的基于星载处理器FPGA的仿真验证系统，其特征在于，仿真验证系统的程序文本采用与VHDL代码混合编写，仿真验证工具为，用于为所述FPGA处理器模块、所述仿CPU读取FPGA数据模块、所述仿SRAM存储模块、所述仿时钟与复位模块、所述仿异步串口收发模块、所述仿应答机同步遥控发送模块与所述仿同步遥测接收模块的数据交互提供闭环的工作环境。

【技术特征摘要】

1.一种基于星载处理器fpga的仿真验证系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于星载处理器fpga的仿真验证系统，其特征在于，所述仿cpu读取fpga数据模块还用于发送读写时序信号至所述fpga处理器模块，由所述fpga处理器模块控制所述仿sram存储模块内数据进行读写操作，实现所述仿cpu读取fpga数据模块间接读写所述仿sram存储模块中数据的功能。

3.如权利要求2所述的基于星载处理器fpga的仿真验证系统，其特征在于，所述仿cpu读取fpga数据模块间接读写所述仿sram存储模块中的数据分别记录在文件.txt和.txt中。

4.如权利要求1所述的基于星载处理器fpga的仿真验证系统，其特征在于，所述仿异步串口收发模块包括20路异步串口发送接口和接收接口，所述仿异步串口收发模块用于模拟包括但不限于纳型星敏感器、星载陀螺、磁强计、三轴飞轮等与所述fpga处理器模块实现异步双向通信的外设接口。

5.如权利要求1所述的基于星载处理器fpga的仿真验证系统，其特征在于，所述仿异步串口收发模块的数据收发功能包括数据发送工序与数据接收工序，在所述数据发送工序中，所述仿异步串口收发模块用于读取预先录入的串口数据码本.txt文件，通过并串数据转换后，所述仿异步串口收发模块向所述fpga处理器模块发送固定波特率为的异步串口数据。

6.如权利要求5所述的基于星载处理器fpga的仿真验证系统，其特征在于，所述仿异步串口收发模块向所述fpga处理器...

【专利技术属性】

技术研发人员：纪丙华，王茂森，杨砚，刘攀，任海，

申请(专利权)人：上海航天计算机技术研究所，

类型：发明

国别省市：

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