丛书主编、统稿定稿总负责人吉峰，上海航天电子通讯设备研究所所长、研究员。中国航天科技集团有限公司导航、制导与控制技术专业学术带头人，中国海军引俄导弹保障专家组成员。长期从事地面战术武器雷达导引头精确制导和空间微波雷达有效载荷的研发和应用工作。上海市领军人才。

本书主编、统稿定稿负责人朱新忠，上海航天电子通讯设备研究所副所长、研究员。上海航天八院综合电子领域副总研究师，航天计算机与微电子专业组、元器件专业组专家，元器件专家组组长。长期从事卫星综合电子、有效载荷数据处理与存储的研发和应用工作。先后主持“863”“973”等各级科研项目10余项，获中国航天科技集团有限公司“航天贡献奖”“创新争先优秀共产党员”，并带领团队获得“中国青年五四奖章”。

航天作为当今世界最具挑战性和广泛带动性的高技术领域之一，是国家综合实力和大国地位的重要体现。“航天电子技术与应用前沿”丛书基于“十二五”“十三五”国家重点研发计划项目等，全面、系统反映了航天电子领域的前沿研究和关键核心技术。 本书首先介绍了星载嵌入式计算机的发展历程和基本概念，然后重点介绍了星载嵌入式计算机的体系架构技术、处理器最小系统、总线技术、电路与元器件技术、电源与接地设计技术、高可靠FPGA设计、软件技术、抗辐加固技术及其应用，并在最后给出星载嵌入式计算机的发展趋势与展望。本书弥补了市场同类书空白，堪称“业内宇航计算机领域中具有可操作性、强工程性、全方位性的指导性图书”，其出版具有一定的价值和意义。 本书融合了星载嵌入式计算机的理论基础和作者长期工作中总结的经验，在理论性和实践性方面都具有较高的指导价值。本书可以作为嵌入式计算机和电子系统研究设计人员的参考书，也可以作为相关领域的入门培训教程。

第1章 绪论 001 

1．1 星载计算机概述 001 

1．1．1 计算机发展史 001 

1．1．2 星载计算机发展历程 007 

1．1．3 体系结构的发展历程 010 

1．2 星载计算机概念 011 

1．2．1 功能定义 011 

1．2．2 主要特点 011 

1．2．3 分类与功能 014 

1．2．4 基本组成 014 

1．2．5 性能指标 016 

1．3 本书内容安排 018 

第2章 体系架构技术 019 

2．1 系统架构概述 019 

2．1．1 基本概念 019 

2．1．2 系统架构分类 020 

2．2 系统架构特征 021 

2．2．1 模块化 021 

2．2．2 开放式 025 

2．2．3 冗余 030 

2．3 典型架构应用 035 

2．3．1 应用卫星 035 

2．3．2 深空探测 036 

2．3．3 微纳卫星 037 

第3章 处理器最小系统 039 

3．1 星载计算机处理器概述 039 

3．1．1 国内外处理器发展情况 039 

3．1．2 计算机指令集及其系列产品概述 040 

3．2 1750Ａ系列处理器技术 043 

3．2．1 1750Ａ体系架构发展历程 043 

3．2．2 1750Ａ体系架构简介 044 

3．2．3 典型的1750Ａ系列处理器 044 

3．2．4 技术特征 047 

3．3 ＳＰＡＲＣ系列处理器技术 049 

3．3．1 ＳＰＡＲＣ体系发展历程 049 

3．3．2 ＳＰＡＲＣ体系架构特点 050 

3．3．3 典型的ＳＰＡＲＣ系列处理器 051 

3．3．4 技术特征 053 

3．4 ＰｏｗｅｒＰＣ系列处理器技术 056 

3．4．1 ＰｏｗｅｒＰＣ体系发展历程 056 

3．4．2 ＰｏｗｅｒＰＣ体系架构特点 057 

3．4．3 典型的ＰｏｗｅｒＰＣ处理器 057 

3．4．4 技术特征 058 

3．5 ＡＲＭ系列处理器技术 060 

3．5．1 ＡＲＭ体系发展历程 060 

3．5．2 ＡＲＭ体系架构特点 060 

3．5．3 典型的ＡＲＭ处理器 062 

3．5．4 技术特征 066 

3．6 ＭＩＰＳ系列处理器技术 068 

3．6．1 ＭＩＰＳ体系架构发展历程 068 

3．6．2 ＭＩＰＳ体系架构简介 069 

3．6．3 典型的 ＭＩＰＳ系列处理器 069 

3．6．4 技术特征 070 

3．7 Ｘ86系列处理器技术 072 

3．7．1 Ｘ86体系架构发展历程 072 

3．7．2 Ｘ86体系架构简介 072 

3．7．3 典型的Ｘ86系列处理器 073 

3．7．4 技术特征 073 

3．8 ＲＩＳＣ Ｖ系列处理器技术 075 

3．8．1 ＲＩＳＣ Ｖ体系架构发展历程 075

3．8．2 ＲＩＳＣ Ｖ体系架构简介 076 

3．8．3 典型的ＲＩＳＣ Ｖ系列处理器 077 

3．8．4 技术特征 078 

3．9 处理系统存储技术 080 

3．9．1 非易失性程序存储器设计与应用 080 

3．9．2 Ｆｌａｓｈ型数据存储器设计与应用 081 

3．9．3 ＳＲＡＭ型数据存储器设计与应用 082 

3．9．4 ＳＤＲＡＭ型数据存储器设计与应用 082 

第4章 总线技术 084 

4．1 总线概述 084 

4．2 总线分类 085 

4．2．1 按功能划分 085 

4．2．2 按传输方式划分 086 

4．3 星载计算机总线设计 086 

4．3．1 1553Ｂ总线 087 

4．3．2 ＣＡＮ总线 092 

4．3．3 ＳｐａｃｅＷｉｒｅ总线 097 

4．3．4 ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ总线 102 

4．3．5 ＲａｐｉｄＩＯ总线 105 

4．3．6 其他总线 109 

第5章 接口电路技术 119 

5．1 接口电路需求 119 

5．1．1 接口电路功能需求 119 

5．1．2 接口电路隔离需求 120 

5．2 接口电路功能分类 120 

5．2．1 供电接口 120 

5．2．2 模拟量采集与发送接口 121 

5．2．3 数字量采集与发送接口 121 

5．2．4 驱动接口 122 

5．2．5 其他高可靠接口 122 

5．3 接口电路设计 123 

5．3．1 供电接口 123 

5．3．2 模拟量采集与发送接口 125 

5．3．3 数字量采集与发送接口 130

5．3．4 驱动接口 142 

5．3．5 其他高可靠接口 144 

5．4 典型应用 147 

第6章 电源与地设计 150 

6．1 电源系统概述 150 

6．1．1 能量的来源 150 

6．1．2 系统的定义 151 

6．1．3 系统的供电 151 

6．2 系统拓扑 153 

6．2．1 电源信号定义 153 

6．2．2 电源转换方式 154 

6．2．3 电源转换拓扑 157 

6．3 电源接地技术 158 

6．3．1 接地的定义 158 

6．3．2 接地的作用 158 

6．3．3 接地的方式 159 

6．3．4 接地的要求 160 

6．4 电源可靠性与安全性 163 

6．4．1 可靠性设计 163 

6．4．2 安全性设计 166 

6．5 电磁兼容性设计技术 166 

6．5．1 电磁兼容性设计 167 

6．5．2 电磁兼容性试验 170 

6．6 电源稳定性 173 

6．6．1 浪涌抑制 173 

6．6．2 纹波抑制 175 

6．7 电源损耗与噪声 176 

6．8 电源器件特性 177 

6．8．1 开关电源 177 

6．8．2 线性稳压器 179 

第7章 星载计算机犉犘犌犃设计 182 

7．1 星载计算机ＦＰＧＡ概述 182 

7．1．1 星载计算机ＦＰＧＡ系列及体系架构 182 

7．1．2 星载计算机ＦＰＧＡ器件使用流程 186

7．1．3 ＦＰＧＡ开发软件 187 

7．1．4 ＦＰＧＡ开发硬件 188 

7．2 星载计算机ＦＰＧＡ需求分析与选型参考 189 

7．2．1 需求分析 189 

7．2．2 设计预估 190 

7．2．3 选型参考 191 

7．3 星载计算机ＦＰＧＡ设计与实现 194 

7．3．1 ＦＰＧＡ典型开发流程 194 

7．3．2 ＦＰＧＡ硬件设计 196 

7．3．3 ＦＰＧＡ逻辑设计 200 

7．3．4 ＦＰＧＡ可靠性设计 204 

7．3．5 几种常见类型的ＦＰＧＡ设计要点 206 

7．3．6 ＦＰＧＡ在轨上注重构 207 

7．4 星载计算机ＦＰＧＡ设计的新趋势 208 

7．4．1 ＳＯＰＣ开发 208 

7．4．2 ＨＬＳ开发 209 

第8章 软件技术 211 

8．1 星载计算机软件简介 211 

8．1．1 星载计算机软件分类 211 

8．1．2 星载计算机软件的发展 212 

8．2 星载计算机单机软件设计 214 

8．2．1 软件顶层设计 214 

8．2．2 软件功能设计 217 

8．2．3 软件外部接口设计 222 

8．2．4 软件可靠性与安全性设计 224 

8．3 星载嵌入式操作系统 228 

8．3．1 操作系统简史 228 

8．3．2 操作系统软件架构 230 

8．3．3 操作系统可靠性设计 241 

8．3．4 操作系统功能应用 249 

第9章 元器件应用与抗辐射加固技术 255 

9．1 元器件选用 255 

9．1．1 元器件选择要求 255 

9．1．2 元器件应用要求 260

9．2 抗辐射加固技术 260 

9．2．1 空间辐射环境 261 

9．2．2 常见辐射效应 264 

9．2．3 芯片级辐射效应及加固技术 270 

9．2．4 系统级抗辐射加固设计 274 

9．2．5 电子系统抗辐射加固设计量化评估技术 279 

第10章 发展趋势与展望 281 

10．1 体系架构发展 281 

10．1．1 “云 边 端协同”架构 281 

10．1．2 软件定义系统架构 283 

10．1．3 感存算一体化架构 286 

10．1．4 新型信息系统架构 286 

10．2 元器件发展 287 

10．2．1 多芯并行 288 

10．2．2 片上系统与系统级封装 290 

10．2．3 软件定义无线电 291 

10．2．4 人工智能芯片 292 

10．3 软件发展 295 

10．3．1 智能信息处理 295 

10．3．2 智能数据管理 296 

10．3．3 卫星网络安全 297 

10．3．4 网络化操作系统 298 

10．3．5 综合化软件系统 299 

10．3．6 混合异构算力 300 

10．4 应用展望 302 

10．4．1 卫星组网通信 302 

10．4．2 在轨图像处理 303 

10．4．3 自主健康管理 305 

10．4．4 量子计算机 306 

10．4．5 数字计算机 ＭＢＳＥ 308 

10．4．6 智能人机交互 309 

10．4．7 空间防御 310 

参考文献 313