[发明专利]一种时变计算机及其实现方法

权利要求书

1.一种时变计算机，其特征在于，包括：

处理器单元，包括有现场可编程门阵列FPGA，通过下载不同的功能模块到FPGA中，实现时变计算机的多任务处理，并且能够进行故障处理，其中所述的功能模块以通过硬件编程语言生成的配置文件的方式下载到FPGA中，用于实现卫星数据处理和星务管理功能，所述处理器单元还包括用于备份处理器单元中需要保护的数据的备份存储器；

配置单元，包括用于实现对FPGA的监控、重构控制与升级控制功能的微控制器，以及用于存储实现卫星数据处理与星务管理的各种功能模块的配置存储器，所述配置单元能够根据任务要求配置不同的功能模块到处理器单元中，并且配合处理器单元进行故障处理；

射频单元，用于完成在卫星系统与地面站之间的通信功能，并配合处理器单元完成星地测控、星间通信、星间测距功能。

2.如权利要求1所述的时变计算机，其特征在于，所述处理器单元还包括：用于缓存处理数据和运行程序的静态随机存储器SRAM。

3.如权利要求1所述的时变计算机，其特征在于，所述射频单元采用集发送和接收一体的芯片nRF2401。

4.如权利要求1-3任意一项所述的时变计算机，其特征在于，所述的功能模块进一步地实现卫星在轨运行各个阶段的数据采集、信息处理、电源与热控管理、数据管理、故障处理以及遥测遥控功能。

5.一种时变计算机实现多任务处理的方法，其特征在于，采用硬件描述语言实现数据处理与星务管理的多任务功能，并将这些功能生成模块化的FPGA配置文件存储到配置单元中，然后采用以下步骤：

S1：当时变计算机上电后，时变计算机进入正常的工作状态中；

S2：根据任务要求，配置单元将存储在配置单元中相应的配置文件下载到处理器单元中的FPGA； 

S3：每当配置单元完成对FPGA的配置后，通过不断接收到从FPGA发送的状态信号来监控处理器单元是否正常工作，直到接收下一次的功能切换命令； 

S4：如果配置单元接收到的是表明正常的工作状态信号，当时变计算机完成当前任务，需要进行下个任务处理时，FPGA就会向配置单元发送功能切换命令，配置单元就会回到步骤S2重新对FPGA进行配置； 

S5：如果配置单元接收到不正确的工作状态信号或没有接收到状态信号，则判断处理器单元出现故障，同时向FPGA中下载安全模式的配置文件，处理器单元进入安全模式状态下； 

S6：时变计算机运行在安全模式下时，配置单元控制FPGA通过射频单元向地面发送处理器单元发生故障的信息，然后通过地面站上传命令的方式解除安全模式，恢复正常工作，重新循环回到步骤S2中。 

6.如权利要求5所述的时变计算机实现多任务处理的方法，其特征在于，步骤S4中所述FPGA发送的功能切换命令来源有三种：一种是卫星其他分系统将重新配置命令发给FPGA；一种是处理器单元根据当前运行结果自行判断；另一种是地面站通过射频单元将配置信息上传至FPGA。