一种机载低成本异构处理模块的制作方法

1.本技术属于飞机设计技术领域，具体涉及一种机载低成本异构处理模块。


背景技术：

2.随着航空武器装备型号要求的不断提高，对电子元器件的要求也越来越高，近年来，我国生产元器件的研制单位及生产厂家越来越多，军用电子元器件国产化已取得长足的发展，有些元器件已经完成设计生产和鉴定。但是国产军用电子元器件在技术先进程度、供货周期、尤其是价格等方面与国外元器件均有很大的差距。元器件国产化的周期、经费以及国产化元器件的成本都是国产元器件价格居高不下的原因，技术的先进程度更是需要很长时间追赶。国外工业级和商业级芯片功能性能已经能够远超国产装备要求，但航空武器装备等高科技领域，其可靠性和环境适应性达不到要求。
3.机载系统为保证可靠性，常常采用多余度系统，因此具有大量的芯片需求，无法兼顾机载系统的可靠性设计与低成本设计。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术提供了一种机载低成本异构处理模块，通过灵活使用进口电子元器件，降低武器装备成本，同时保证国家武器装备的需求和安全。
5.本技术机载低成本异构处理模块，应用于机上控制终端，包括第一处理芯片及第二处理芯片，所述第一处理芯片具有相比于所述第二处理芯片更优异的处理能力，所述第一处理芯片外部封装有调温单元，所述调温单元用于扩充所述第一处理芯片的工作温度范围，所述第二处理芯片与所述第一处理芯片之间设置有故障信息互传链路，正常状态下，所述第一处理芯片作为主处理芯片，用于上传下发信息及执行信息处理，所述第二处理芯片作为辅助处理器进行热备份，处理上传下发信息，但处理结果不输出，第一处理芯片故障状态下，由所述第二处理芯片接管所述第一处理芯片的信息处理功能。
6.优选的是，所述第一处理芯片采用多核共享交换结构。
7.优选的是，所述第一处理芯片采用nxp公司的t2080芯片。
8.优选的是，所述调温单元包括半导体制冷片和氧化铝高温陶瓷加热片构成，所述半导体制冷片用于对所述第一处理芯片进行降温，所述氧化铝高温陶瓷加热片用于对所述第一处理芯片进行升温。
9.优选的是，所述调温单元用于扩充所述第一处理芯片的工作温度范围至-40℃-105℃。
10.优选的是，所述第二处理芯片采用低性能芯片pc755。
11.优选的是，所述第二处理芯片与所述第一处理芯片通过总线及硬线连接，实现故障信息传输。
12.本技术能够在不影响国防安全的前提下，缩短由于高性能芯片国产化研制所带来的长周期，大大减少国产化高性能芯片的价格所带来的高额成本负担，同时也避免了国产
化高性能芯片所带来的研制经费。该方案也提升了机载处理器和机载控制终端的整体性能，并不影响飞机安全。
附图说明
13.图1为本技术机载低成本异构处理模块的一优选实施例的处理模块结构示意图。
具体实施方式
14.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
15.本技术提供了一种机载低成本异构处理模块，如图1所示，该机载低成本异构处理模块应用于机上控制终端，其特征在于，包括第一处理芯片及第二处理芯片，所述第一处理芯片具有相比于所述第二处理芯片更优异的处理能力，所述第一处理芯片外部封装有调温单元，所述调温单元用于扩充所述第一处理芯片的工作温度范围，所述第二处理芯片与所述第一处理芯片之间设置有故障信息互传链路，正常状态下，所述第一处理芯片作为主处理芯片，用于上传下发信息及执行信息处理，所述第二处理芯片作为辅助处理器进行热备份，处理上传下发信息，但处理结果不输出，第一处理芯片故障状态下，由所述第二处理芯片接管所述第一处理芯片的信息处理功能。
16.以双余度控制终端为例，一种典型的机上控制终端芯片包括双余度芯片及相应的外围电路，双余度芯片部分芯片1采用国外高性能工业级或商业级合适芯片 国内低成本环境适应性二次封装，芯片2采用满足基本机载需求的国内低性能芯片，保证武器装备国家可控的安全同时保证飞机安全。
17.由于一个飞机型号的服役时间为30年，同时服役架次大概在一定范围内，国外高性能塑封工业级和商业级芯片相对于国产化芯片价格比较低，所以通过采购满足30年飞机服役需求的足够数量的高性能塑封工业级和商业级芯片，不仅可以满足国家武器装备的安全要求，同时可以保证较低的成本。
18.对于采购到的国外芯片，经通过国内二次封装，主要是环境适应性的封装，以散热封装为主，进行满足国内航空武器装备严格要求的可靠性和环境适应性要求的改造，保证飞机安全。
19.采用该异构芯片架构，正常情况下，由高性能的国外芯片执行相应任务和控制解算，可以保证高性能高速率解算。一旦国外芯片出现故障，改由国内低性能芯片进行保证飞行安全的解算，保证飞机的基本性能和安全。同时由于芯片本身的可靠性是很高的，所以启用国内低性能芯片进行控制的场景是极少的，从飞机性能角度是完全可以接受的。
20.本实施例中，典型的机上控制终端芯片包括双余度芯片及相应的外围电路。其中芯片1采用nxp公司的高性能的芯片t2080，该芯片处理器核为4个e6500、8个虚拟核，采用多
核共享的交换结构(2mb)交换cache，支持dpaa(数据路径加速)，主频1200/1533/1800mhz，最高主频功耗13.0w@典型23.3w@最大，整型处理能力6.0mips/mhz单核，温度范围-40℃～ 105℃，工艺28nm，sdram接口32-/64-bit，pci接口/pci-e接口为4路pci-e(两路2.0，两路3.0)8gbps，其它接口包括：d/mmc/emmc控制器；spi接口；2路i2c接口；2路uart接口；elbc接口，sdram接口，pci接口/pci-e接口；或者sd/mmc/emmc控制器；espi接口；4路i2c接口；uart接口；nandflash接口。
21.由于芯片的工作温度要求为-40-105℃，而对于航空武器装备机载芯片的温度要求，必须适应环境温度-55-125℃，所以必须通过外部的环境适应性二次封装，外围采用半导体制冷片和氧化铝高温陶瓷加热片进行芯片的二次封装，半导体制冷片和氧化铝高温陶瓷加热片这两种材料均价格低廉，同时可以调整芯片温度，保证芯片处于-40～105℃正常工作温度范围内。
22.芯片2选用国内生产的仿制的低性能芯片pc755，处理器核g3，主频300/350/400mhz，最高主频功耗5.4w@典型8w@最大，整型处理能力663mips@350mhz，温度范围-55℃～ 125℃，工艺200nm，sdram接口sdram，pci接口/pci-e接口为1路pci(外接桥芯片)，其它接口：d/mmc/emmc控制器；spi接口；2路i2c接口；2路uart接口；elbc接口。
23.采用该架构的基础上，在p5020与国内仿制的低性能芯片pc755之间设置故障信息互传链路，通过总线和硬线进行故障信息传递。两个芯片采用主备控制策略，p5020运行良好正常执行任务的情况下，以该芯片作为主处理器，处理上传下发信息，执行相应控制。国内仿制的低性能芯片pc755热备份，作为辅助处理器进行运算，处理上传下发信息，但处理器的处理结果不输出。这样可以保证在正常执行任务的过程当中，p5020可以进行高精度高速率解算，保证飞机的最优性能。
24.在p5020出现故障的场景下，由于国内仿制的低性能芯片pc755热备份，一旦接受到故障信息互传链路发送的故障信息，立即接管相应信息处理功能，保证飞机能够降级执行任务并安全返航。
25.采用本技术的技术方案，具有以下优点：
26.(1)成本低。针对机上大量的多余度芯片，该芯片架构能够大大减少国产化高性能芯片所带来的高额成本负担。
27.(2)性能先进。以国外高性能芯片作为主处理器，可以提高机载控制终端的性能，同时不影响飞机安全。
28.(3)周期短。高性能芯片的国产化研制就需要很长的周期，国产化后的生产周期也较长，而该方案周期短，能够满足快速发展的武器装备的需求。
29.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本技术作了详尽的描述，但在本技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本技术要求保护的范围。