[發明專利]一種可重構星載計算機永久性故障電路的在線修復方法

無效

• 申請號: 201010185960.1
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN101826045A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 孫兆偉;劉源;邢雷;蘭盛昌;趙丹;徐國棟;張世杰;楊正賢;葉東;董曉光
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F11/16
• 分類號: G06F11/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.一種可重構星載計算機永久性故障電路的在線修復方法，所述可重構星載計算機包括輻射加固處理器(1)、第三Flash存儲器(2)、第三SRAM存儲器(3)、第一FPGA電路(4)、第一Flash存儲器(5)、第一SRAM存儲器(6)、第二FPGA電路(7)、第二Flash存儲器(8)、第二SRAM存儲器(9)和選擇電路(10)，

第一FPGA電路(4)和第二FPGA電路(7)是可重構星載計算機功能的主體部分，其中包含相同的處理器單元和硬件電路模塊；兩個FPGA電路之間互為冗余且交替工作，即當其中一個發生了永久性電路故障后，由輻射加固處理器(1)對其進行修復，并在修復期間啟用另一個FPGA電路從而保障計算機整體功能的連續性；

第一Flash存儲器(5)與第一FPGA電路(4)中的處理器電路相連，第二Flash存儲器(8)與第二FPGA電路(7)中的處理器電路相連，所述兩個Flash存儲器中存儲了軟件程序代碼；

第一SRAM存儲器(6)與第一FPGA電路(4)中的處理器電路相連，第二SRAM存儲器(9與第二FPGA電路(7中的處理器電路相連，所述兩個SRAM存儲器作為處理器程序執行的空間；

輻射加固處理器(1同時與第一FPGA電路(4)的配置端口和第二FPGA電路(7)的配置端口相連，通過每個FPGA電路的配置端口，輻射加固處理器(1)可以對每個FPGA電路中的配置信息進行回讀和配置操作，其中回讀是指從每個FPGA電路中讀出配置信息，輻射加固處理器(1)通過將回讀得到的配置信息與標準配置信息相比較，可以確定輻射損傷的位置與類型；配置是指由輻射加固處理器(1)通過配置端口，往每個FPGA電路中寫入配置信息，如果在對一個FPGA電路進行多次配置操作后，通過回讀操作發現輻射損傷的位置與類型均相同，即可認定該FPGA電路發生了永久性的輻射損傷，從而其內部必然發生了永久性的電路故障，則輻射加固處理器(1)啟用備份的FPGA電路，并完成配置，然后開始對發生了輻射損傷的FPGA電路的故障進行修復；

第三Flash存儲器(2)與輻射加固處理器(1)相連，所述第三Flash存儲器中存儲了輻射加固處理器(1)所需的程序代碼、第一FPGA電路(4)的配置文件和第二FPGA電路(7)的配置文件，其中在第三Flash存儲器(2)中存儲的第一FPGA電路(4)的配置文件為三份，在所述第三Flash存儲器(2)中還存儲有第二FPGA電路(7)的三份配置文件，輻射加固處理器(1)在讀取配置文件時將讀取三次并對其進行三選二處理，并將處理結果進行漢明碼解碼，然后才將其作為參照的標準，這樣的處理使得第三Flash存儲器(2)中的配置文件具有冗余編碼和三模冗余兩級容錯保護，具有很高的長期可靠性，從而保證所讀取的配置文件正確性，同時將該配置文件用于配置FPGA電路，所述配置文件還作為與回讀得到配置文件進行對比的標準；

每個FPGA電路中的處理器的輸出端通過選擇電路(10)與外部的CAN總線相連，所述選擇電路(10)由輻射加固處理器(1)輸出的選擇信號控制，所述輻射加固處理器(1)通過所述選擇信號決定由第一FPGA電路(4)還是第二FPGA電路(7)輸出信號，從而決定哪一個FPGA電路在當前處于工作狀態；

其特征在于所述在線修復方法包括如下步驟：

步驟一:由輻射加固處理器(1)認定發生永久性電路故障的FPGA電路；

步驟二：所述輻射加固處理器(1)啟用另一個FPGA電路工作；?

步驟三：所述輻射加固處理器(1)定義發生永久性電路故障的FPGA電路中發生永久性故障的電路在輻射損傷發生前的功能為f(b,i)，且在輻射損傷發生后的功能為f’(b,i)，且用整數i表示所述FPGA電路中發生永久性故障的電路的輸入信號，其中，b為存儲在第三Flash存儲器(2)中的用于配置所述FPGA電路中發生永久性故障的電路的原始配置文件，所述第三Flash存儲器(2)中存儲有配置所述FPGA電路中各功能電路的原始配置文件；

步驟四：所述輻射加固處理器(1)獲取所述FPGA電路中發生永久性故障的電路的新配置文件b’，?使得在所述FPGA電路中發生永久性故障的電路的任意輸入信號下，所述FPGA電路中發生永久性故障的電路均存在?，將所述新配置文件b’替代原始配置文件b，與所述FPGA電路中的其他原始配置文件整合并上傳至所述FPGA電路，完成可重構星載計算機永久性故障電路的在線修復；

步驟一中由所述輻射加固處理器(1)認定發生永久性電路故障的FPGA電路的方法為：

步驟一一：所述輻射加固處理器(1)對一個FPGA電路進行回讀，并將對所述FPGA電路回讀獲得的配置信息與標準配置信息進行比較，以獲取所述FPGA電路的輻射損傷的位置與類型，所述標準配置信息為存儲在第三Flash存儲器(2)中的用于配置兩個FPGA電路的原始配置文件信息，然后執行步驟一二；

步驟一二：所述輻射加固處理器(1)對所述FPGA電路進行配置，以寫入上述標準配置信息，然后執行步驟一三；

步驟一三：重復執行步驟一一和步驟一二多次，當多次獲取的所述FPGA電路的輻射損傷的位置與類型均相同，則認定所述FPGA電路是發生了永久性電路故障的FPGA電路；

在步驟四中，所述輻射加固處理器(1)獲取新配置文件b’的方法是：所述輻射加固處理器(1)按照可滿足性問題求解新配置文件b’，使⊙∧⊙∧⊙，其中M=1，n為所述FPGA電路的輸入信號的位寬。