[发明专利]一种双核模式下的火箭飞控计算架构实现方法

说明书

一种双核模式下的火箭飞控计算架构实现方法，以系统优化为目的，从顶层设计出发，软硬件两方面入手，采用硬件、软件功能合理划分，互相配合的方式实现。根据两个处理器所调用的硬件资源的不同进行功能分配，再将飞控软件划分成不同的功能模块，分别运行在两个处理器上。这种分配方式发挥了各个处理器的特点，有效提高了计算效率，缩短计算时间，为制导控制带来好处。双核模式下的飞控软件实现方法，提高了飞控计算能力，也为后续多核模式下的飞控软件实现提供参考。

技术领域

本发明应用于运载火箭箭上飞控计算架构实现方法，属于航天运载技术领域。

背景技术

飞控软件是运载火箭的核心软件，属于火箭的“大脑”，是执行飞行过程中导航、制导、姿态、时序的计算中心。飞控软件通常运行在飞控计算机上，其载体为飞控计算机的芯片。随着技术的发展，芯片的性能越来越强大，核心从原来的单核到双核，甚至多核。芯片性能的提升使飞控软件运行更快，能够缩短制导周期，对火箭的控制更加精细。

在单核情况下，芯片负责进行飞控计算机所有资源的管理和调度，包括通讯管理、中断管理、飞控计算、I/O处理、内存管理等，虽然在当前高性能芯片条件下处理这些事项比较容易，然而伴随着多核处理芯片的广泛应用，在多核处理器条件下，如何选择一种策略，能够充分发挥多核优势，进一步提高飞控计算能力，缩短制导周期，对火箭飞行进行时间精细化控制，是设计师需要解决的一个问题。

本发明给出了一种在双核处理器模式下火箭飞控计算构架的实现方法，是以处理器管理的硬件资源为基础，将飞控软件的任务划分成几个模块，这些模块分别运行在两个处理器上，降低单个处理器的工作量，充分发挥处理器的计算能力，缩短计算时间，两个处理器之间进行数据交互和共享，最终实现整体飞控软件功能。

通过双核处理器下飞控软件实现策略，为多核情况下的飞控实现提供思路。

发明内容

本发明的技术解决问题是：

箭上飞控机采用高性能双核处理器时，根据芯片及其外部硬件资源的构成，如何分配两个处理器的工作内容，划分飞控软件功能模块，使两个处理器和软件功能模块相互对应，充分利用处理器的计算能力，实现双核模式下的飞控软件。

本发明的技术解决方案是：

将双核处理器的两个核称为“主核”与“从核”，根据芯片及电路的硬件资源配置，将两个核分配不同的事务。将飞控软件的工作分为计算事务和非计算事务两类，其中，计算事务是进行初始对准、姿态解算、导航计算、制导控制、时序判断、自毁判断等，占据芯片大部分计算能力。非计算事务则包括了通信处理、I/O处理、中断处理、内存管理等工作，其占用的计算资源较少，但是占用的外部硬件资源较多，需要频繁访问外部接口电路。

由于两个核分别管理着不同的资源，因此，将飞控软件的两类事务装载在不同的处理器上，合理安排各自分工，充分利用各自处理器的能力和优势。其中一个核管理飞控计算机主要的对外通讯接口、I/O处理等，则主要负责对外事务；另外一个核则管理着少量的接口、中断等，则主要负责计算事务。

除了明确两个处理器的分工外，对二者的协同也需要进行仔细设计，防止二者工作不同步产生计算误差。二者的协同，主要是处理好数据、信息的交互过程。主核与从核之间进行数据交换，根据具体的芯片使用手册，可以采用DPRAM、HPI、McBSP等方式实现。通常，按照芯片使用手册进行的双核之间的通讯速率非常快。

因此，本发明的方案涉及两方面，一是硬件资源划分，对两个处理器调用的资源进行分配；二是软件功能划分，将飞控软件划分成不同模块，运行在两个处理器上。通过硬件和软件的有机结合，互相协同，完成高效的飞控计算。

本发明与现有技术相比的增益为：

(1)双核模式下的飞控软件计算能力得到了显著提高。