基于SmartFusion2 的星载CAN 总线设计与实现

陈世淼，倪淑燕，廖育荣，刘晓辉

（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进步，卫星正在逐渐往小型化、集成化和模块化方向发展，具有体积小、重量轻、性能高等特点的微小卫星应运而生[1-2]。随着航天任务复杂度的增加以及人们对微小卫星性能要求的提高，微小卫星软硬件设计的复杂性也在逐渐增加[3]，星载综合电子系统作为微小卫星系统的核心，对微小卫星的性能有着重大的影响。星载计算机是星载综合电子系统平台信息处理和交互的枢纽，能够完成卫星在轨运行段的控制计算以及全程任务管理。

针对以上问题和现状，提出了一种基于SmartFusion2芯片的星载CAN 总线设计方案。SmartFusion2 是一种将ARM 和FPGA 结合的处理器，具有高安全性、高可靠性和低功耗的优点[4-6]，通过其FPGA 的强大功能可以完成复杂系统的设计和实现，可以极大地提高微小卫星的功能密度和适应性[7-8]。微小卫星内部总线的设计原则是可靠、稳定、高实时性。CAN 总线具有强抗干扰性、高实时性、高传输速率和低成本的优点，从二十一世纪初便被广泛应用在航天领域，技术相对比较成熟。所以该文基于SmartFusion2 芯片，采用CAN 总线作为星载综合电子系统的通信总线，针对星务姿控一体化进行了两级总线双冗余设计，提高了总线通信的安全性和稳定性，简化了星务软件中的数据处理设计，减少了卫星的功耗。

1 系统设计

微小卫星综合电子系统一般由星务管理分系统、姿控分系统、电源分系统、测控数传分系统、GNSS 分系统和载荷分系统组成，其中星务管理分系统和姿控分系统是微小卫星综合电子系统中最为重要的两个分系统[9-10]。……