原创 我的毕业设计---基于SPARC-V8结构的星载计算机技术研究

这学期是大四要毕业了,毕设的老师是下半年我读研究生的导师(去年保研时,已确定导师),管的很严,我们这里很多人的毕设都很有难度.晚上很多人还在做,感觉比社会上说得要好得多.(当然也有无所事事的).
不多说了,先上图吧,  原理图是OrCAD的,PCB是PowerPCB的 
SPARC是SUN的计算机结构,欧空局在此基础上建立了LEON2核(成了GNU的一部分,公开VHDL),我国珠海欧比特据此生产了S698,我就是用S698做主CPU的.
毕设前一阶段主要是消化S698,并做最小系统.已经做好板子,调试通过了

PDF版的,OrCAD画的原理图

S698ECR主芯片
SRAM 2片512KB x 8bit   KM68V4000
PROM  1M bytes              ST39VF040
FLASH  16M bytes           KM2808U0C
AD         12bit                    MAX1241
DA          10bit                   TLC5615
电源      3.3V,  1.7V    ,       LM1117系列
串行口   MAX3232 
研究背景:
        星载计算机是卫星最核心的部分,目前32位RISC处理器为主流.
例如X86, PowerPC, SPARC等体系结构的计算机.美国SUN公司公布了SPARC的VHDL语言模型,使越来越多人关注SPARC结构.欧空局为了摆脱美国对高可靠芯片的禁运限制，和ATMEL公司合作,生产出SPARC结构的宇航级抗辐射芯片,成功应用在其卫星上.由于我国集成电路制造技术落后，不论是军用，还是民用方面都受制于外，在航天领域，主要CPU都是X86系列，如80186,80386等，其运算能力低，难以满足星上日益增长数据处理的需求。目前我国的中科院空间中心，国家天文台，航天时代771所等相关单位也展开对SPARC结构的研究. 欧洲Gasier Research根据SPARC V8结构设计了Leon2核并公布。国内的研究多以大容量FPGA为载体，实现LEON2核，并依据需求来加入自己的模块。我国珠海欧比特软件公司在Leon2基础之上设计了商用芯片S698并成功投产.。另外基于LEON2的抗辐照CPU也成功流片生产。由此看来，国内外对于SPARC的研究也越来越热。

SRARC体系结构介绍：
SPARC是可扩展处理器体系架构的首字母缩略词（Scalable Processor ARChitecture），它是一种CPU定义了指令集的计算机体系结构.常用的是32位V7和V8版本，现已发展到V9(64bit 超标量计算机)。1985年，SUN公司根据加利弗里亚的伯克里大学所创立的RISC体系结构的思想，设计实现了SPARC结构。它独特的寄存器窗口的思想，容易用当代高性能编译器优化代码，获得根高的执行效率，特别是大型程序，可以获得很高的性价比。同时它还是第一种可配置的RISC 处理器。目前，SUN公司所有的高性能工作站所用的都是这种体系的计算机。在该技术成熟以后，SUN以VHDL（硬件描述语言)的方式公布了SPARC的源代码，用户可以无偿获得该代码和配置说明，这样就可以在以FPGA或ASIC 形式来实现该CPU.
特点可以概括如下：
* 线性，32bit 地址空间
* 大部分指令在单周期内执行。
* 只有两种寻址方式——即“寄存器+寄存器”寻址和“寄存器+ 立即数“寻址。
* 只有LOAD/STORE才能访问存储器。
* 少而且简单的指令格式——所有的指令都是32位宽，采用三地址指令格式，他们的操作数放到两个寄存器或者一个寄存器和一个立即数当中，而结果则存放到另一个寄存器
* 面向寄存器堆的结构：采用寄存器窗口的方式对寄存器进行管理，他将工作寄存器组成若干个窗口，建立起环形结构，通过重叠寄存器窗口来加快程序的运行。每一次指令执行时，程序可以访问当前窗口CWP所对应的输入，输出，以及局部寄存器，当一条指令执行完毕后，CWP往下循环跳动，那么上次所得到的结果放到的输入寄存器正好是这次的输入寄存器，这就不需要想起他结构的计算机那样把前一次输出用指令移到本次的输入寄存器。 ：