[发明专利]一种容量可扩展的星载大容量存储系统

说明书

技术领域

本发明属于星载数据存储领域，可应用于各种航空航天器载荷数据、星务遥测数据等的高速存储及回放。

背景技术

近年来，卫星应用数据量随着载荷技术的发展，对星载存储器容量提出了多样的要求。卫星应用数据依据载荷的种类、分辨率、工作时长等情况的不同，对星载存储器的存储容量级别需求也就不一样，例如，通信卫星、遥感卫星、高分辨率卫星对存储器容量需求从百G至数T级别不等；同时，为了适应中长期战略发展要求，大容量存储器须按照模块化、接口标准化进行设计，实现存储容量的扩展，即可通过增加/减少部组件达到提升/降低设备存储容量以满足不同类型卫星的应用需求。

目前，针对各型号卫星研制生产的大容量存储器基本为定制型，即根据卫星应用数据容量、数据接口等需求设计相适应的存储器设备，定制型设备存在研制周期长、成本昂贵等缺点，致使产品难以定型化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种容量可扩展的星载大容量存储系统，采用该电路架构设计生产的大容量存储器，可以极大的降低研制成本、缩短研制周期、提高产品化程度，并且能满足不同型号卫星对存储器容量等级的不同需求。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：该系统为双总线架构，包括电源组件、控制和接口组件以及一个以上存储组件，各组件之间均通过层叠式电连接器连接，其中层叠式电连接器中具有多个传输节点，分别用于传输RS485总线信号、M-LVDS总线信号以及电源信号；其中RS485总线以及M-LVDS总线中均以控制和接口组件为主设备；各组件以堆叠的方式放置。

电源组件包括顺次相连的过流保护电路、浪涌抑制电路、滤波电路和DC/DC电路，其中将卫星平台提供的一次电源输入至过流保护电路，由DC/DC电路转换成其他各组件所需的二次电源。

控制和接口组件包括数据存储FPGA芯片和控制MCU芯片，控制MCU芯片连接至数据存储FPGA芯片的内部信号接口端。

数据存储FPGA芯片通过M-LVDS总线接口连接至M-LVDS总线，通过M-LVDS总线将输入数据进行路由分发至各存储组件，各存储组件的回放数据也通过M-LVDS总线进入到数据存储FPGA芯片中；数据存储FPGA芯片通过高速数据输入/输出接口连接卫星或其他外部设备，用于接收卫星或其他外部设备的输入数据，同时将各存储组件的回放数据通过高速数据输入/输出接口回放输出至卫星或者其他外部设备。

控制MCU芯片通过RS485总线接口连接至RS485总线，用于对各存储组件进行识别管理，存储每个存储组件的ID以及该存储系统总的有效存储容量；控制MCU芯片通过总线接口连接卫星平台上的指令总线，接收并解析总线指令，根据总线指令控制数据存储FPGA芯片进行数据的输入和回放。

存储组件由逻辑控制FPGA和配置程序管理FPGA构成，其中配置程序管理FPGA通过RS485总线接口连接至RS485总线；逻辑控制FPGA通过M-LVDS总线接口连接至M-LVDS总线，用于完成输入数据的存储以及回放数据的回放处理。

针对每一个存储组件，在其逻辑控制FPGA选取多个预留的IO管脚固化其电平高低状态，作为标识该存储组件的ID供控制MCU芯片进行识别管理。

进一步地，M-LVDS总线采用半双工16bit数据并行模式的M-LVDS总线，共18对差分信号，包括：1对门控信号、1对时钟信号、16对数据信号，其中时钟信号速率采用100MHz。

进一步地，控制MCU芯片通过RS485总线接口连接至RS485总线，用于对各存储组件进行识别和管理，分为识别和管理两个部分：

步骤一、控制MCU芯片采用ID地址轮询—应答的方式对各存储组件进行识别，具体分为如下步骤：

步骤1)、控制和接口组件通过RS485总线向连接在其上的所有存储组件发送一一对应的轮询检测指令，每个轮询检测指令中具有对应存储组件的ID标识；

步骤2)、RS485总线上的存储组件接收到ID标识与自身ID一致的轮询检测指令后，在1ms内应答控制和接口组件；

步骤3)、控制和接口组件完成总线上所有组件的轮询检测后，确定所有存储组件数量及其各自的ID；

步骤4)、控制和接口组件根据所有存储组件的数量计算出存储系统总的有效存储容量，保存各存储组件的ID和存储容量以及总的有效存储容量，并建立回放数据列表用于保存各存储组件中数据的存储信息。

步骤二、控制MCU芯片对各存储组件的管理包括两部分：