[发明专利]一种微小型智能弹载计算机架构

说明书

本发明涉及一种微小型智能弹载计算机架构，属于导弹的精确制导技术领域，涉及智能化、高性能、小体积、低功耗综合信息处理。本发明公开了一种弹载微小型智能计算机架构，具有体积小、重量轻、功耗低、性能高、智能化的特点。本架构采用异构多芯片设计，使用DSP、FPGA和NPU三类计算芯片，可以在较低功耗下支撑弹上复杂的信息处理需求。针对弹载环境约束，通过一体化封装技术来集成多个接口芯片以及多个处理芯片，以减小体积与重量。

技术领域

本发明涉及一种微小型智能弹载计算机架构，属于导弹的精确制导技术领域，涉及智能化、高性能、小体积、低功耗综合信息处理。

背景技术

导弹的制导精度与速度高度依赖弹载计算机的处理能力，算力强大的弹载计算机能够支撑快速识别、跟踪目标的需求，并基于目标信息控制动力系统完成制导。

目前现有的弹载计算机大多采用嵌入式DSP主控并辅以FPGA协处理的架构，前者为处理核心，后者为其提供外围通信接口并可做简单的预处理，此类架构可以最大限度发挥DSP的浮点运算能力和高速串行计算能力。然而，为了提高目标探测与识别能力，导引头向着多模态、多维度、多分辨方向发展，单位时间内导引头输出的数据量急剧上升。

上述DSP+FPGA的处理架构只能依赖增加DSP数量来线性提高计算能力，使得弹载计算机系统的体积与重量大大增加。

导弹系统除了弹载计算机以外，还存在少则几个、多则十余个分系统。弹载计算机作为系统主控，需要与制导导弹其他分系统通信，在保证接口可靠性的前提下，更多的分系统数量也会增加弹载计算机外围接口芯片数量，显著增加系统体积与重量。

导弹系统在复杂环境下有智能感知和智能决策的需求，因此以深度神经网络为基础的智能算法实时处理功能成为弹载计算机必须具备的条件之一。现有采用DSP芯片运行深度学习算法的技术会要求更多的DSP数量，进而对系统的功耗、体积与重量有更高要求。

此外，弹载环境是一种强约束环境，对体积、重量和功耗具有严格限制。因此，在体积、重量和功耗的严格边界约束下，突破现有技术、使弹载计算机具备高性能和智能化等特点，是一项严峻的挑战。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，提出一种微小型智能弹载计算机架构，该弹载计算机架构为一种利用系统级封装技术的多芯片异构弹载计算机架构，目的在于适应弹载信息处理需求和环境，并显著降低系统体积、重量和功耗。

本发明的技术解决方案是：

一种微小型智能弹载计算机架构，该弹载计算机架构包括中央处理单元和图像处理单元；

所述的中央处理单元包括DSP芯片、FPGA芯片和对外接口芯片；

所述的DSP芯片为多核架构，用于承担计算机系统主控任务，主控任务包括系统主控、飞行控制、监控系统内部芯片，其中，DSP芯片使用一个核心运行主控软件，主控软件通过中央处理单元的FPGA芯片及RS485芯片与其它分系统进行通信；DSP芯片使用一个核心运行飞行控制程序，通过对FPGA芯片发送指令来控制19路电平信号的输出，进而实现对动力系统的控制；DSP芯片使用一个核心运行监控程序，监控程序通过系统内部通信链路监控计算机处理芯片的工作状态；

所述的FPGA芯片通过GPIO连接对外接口芯片，FPGA芯片通过EMIF接口连接中央处理单元DSP芯片，FPGA芯片通过EMIF接口连接图像处理单元DSP2，FPGA芯片内设支持DSP芯片与DSP2信息交换的双口RAM，FPGA芯片内部提供电平控制逻辑，根据DSP芯片的指令控制对外接口芯片，进而控制对外电平，中央处理单元FPGA芯片内提供HDLC协议收发器，支持DSP芯片与外部分系统经由RS485电平接口通信；