基于SmartFusion2 的I2C 多主多从通信设计

陈世淼，倪淑燕，廖育荣

（1.航天工程大学研究生院，北京 101407；2.航天工程大学电子与光学工程系，北京 101407）

随着电子科学技术的发展，卫星正在逐渐往小型化、集成化和模块化方向发展[1-2]，其中立方体卫星是近年来微小卫星领域的热点。立方体卫星是用来进行简单的太空观察的星标准立方体模块或其组合体的小卫星，具有成本低、周期短、可批量生产的优势。目前，立方体卫星主要应用于对地观测和技术试验，并逐步在导航增强、空间安全和深空探测领域推广。立方体卫星由于体积、能源的限制，与大型卫星的性能仍有较大差距，所以在进行立方体卫星设计时，要选择能耗更低、功能密度更高的部组件[3-4]。目前，卫星上常用的X86、PowerPC 和SPARC 架构处理器功耗较高、功能密度低，常用的CAN、MIL-STD-1553B、IEEE 1394、SpaceWire 功耗较高、数据传输过程复杂，在立方体卫星上应用时会造成成本、能源和运算能力的浪费，性价比低。

针对以上问题，提出了一种适用于立方体卫星的基于SmartFusion2 芯片的I2C 总线多主多从通信设计。SmartFusion2是一种将ARM和FPGA结合的处理器，具有高安全性、高可靠性和低功耗等特点[5-7]，通过其FPGA 的强大功能可以完成复杂系统的设计和实现，极大地提高立方体卫星的功能密度和适应性[8-10]。I2C 总线具有设计简单灵活、成本低和稳定性高的特点[11-13]，适合作为立方体卫星上的总线来连接各部组件进行通信。在立方体卫星上应用Smart Fusion2 片上芯片和I2C 总线，将在提高其功能密度，降低成本方面，具有较高的实用价值。

1 I2C总线介绍

I2C 总线是一种两线制、双向通信、同步的串行总线[13]，由数据线SDA 和时钟线SCL 构成通信线路，各个设备可以通过连接到总线上实现数据通信，各设备之间通过地址来区分[14-15]。……