[實用新型]一種適用于FLASH存儲芯片抗單粒子翻轉的硬件防護電路

有效

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• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN204028893U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設計）人: 朱正鵬
• 申請（專利權）人: 北京遙測技術研究所;航天長征火箭技術有限公司
• 主分類號: G06F11/16
• 分類號: G06F11/16
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發(fā)明涉及一種適用于FLASH存儲芯片抗單粒子翻轉的硬件防護電路，屬于空間飛行器領域。?

背景技術

在空間環(huán)境下，單機產品設計師在產品設計過程中應充分識別和分析在軌環(huán)境，確定對環(huán)境敏感的硬件、軟件及其關鍵參數，從擬用元器件和材料選擇、單機設計等多層次采取針對性的防護措施。?

當前國內外研制新型號空間飛行器時，主要還是采用片上可編程嵌入式結構，硬件上成熟的做法是控制型FPGA選擇反熔絲型FPGA，核心工作芯片選用XILINX的SRAM型FPGA，外部程序存儲芯片選擇XILINX配套的反熔絲PROM。軟件方面使用XILINX公司的三倍冗余(TMR)專用工具，并利用XILINX的FPGA可重構特性，通過反熔絲FPGA進行定時刷新。?

上述設計方法可以有效地防護單粒子效應，保證飛行器長期在軌運行的可靠性。但是該方案成本高，對空間飛行器的體積要求大，并不適用于低成本、短壽命的微型空間飛行器。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種適用于FLASH存儲芯片抗單粒子翻轉的硬件防護電路，本發(fā)明對程序存儲電路部分從硬件上做冗余設計，提高硬件電路抗空間單粒子翻轉的可靠性，適用于低成本、短壽命的微型空間飛行器。?

本發(fā)明的技術解決方案是：?

一種適用于FLASH存儲芯片抗單粒子翻轉的硬件防護電路包括CPU、FLASH電路、看門狗電路和D觸發(fā)器；?

用于輸出復位信號和監(jiān)測CPU是否啟動正常的看門狗電路的輸出端與用于輸出最高位地址信號給FLASH的D觸發(fā)器的輸入端及CPU輸入端相連，D觸發(fā)器的輸出端與用于存儲2份完全相同CPU啟動程序的FLASH輸入端相連，F(xiàn)LASH的輸出端與CPU的輸入端相連，根據是否啟動正常而輸出喂狗信號的CPU的輸出端與看門狗電路的輸入端相連。?

所述的看門狗電路采用MAX706TMJA實現(xiàn)。?

所述的D觸發(fā)器采用SNJ54AHC74FK實現(xiàn)。?

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是：?

(1)本發(fā)明針對在軌運行時間短(<24小時)的微型空間飛行器提出一種低成本的控制系統(tǒng)單機載荷存儲器單粒子防護方法，該方法硬件邏輯電路采用工業(yè)級嵌入式芯片，程序存儲器采用工業(yè)級FLASH芯片。與現(xiàn)有空間飛行器單機載荷技術方案相比，該方案成本低廉，對空間飛行器的體積要求小，適用于低成本、短壽命的微型空間飛行器。?

(2)本發(fā)明采用普通的FLASH芯片作為存儲芯片并同時存儲兩份完全一樣的程序代碼，利用看門狗電路和D觸發(fā)器產生地址選通信號選擇其中的一份程序運行，如果該程序被單粒子打翻導致運行異常則觸發(fā)運行另外一份程序。與現(xiàn)有的利用FLASH芯片作為存儲電路的技術方案相比，該防護方法對程序存儲部分從硬件上做冗余設計，提高硬件電路抗空間單粒子翻轉的可靠性。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明電路示意圖；?

圖2看門狗電路原理圖；?

圖3為本發(fā)明看門狗電路邏輯圖；?

圖4為本發(fā)明D觸發(fā)器電路原理圖；?

圖5為本發(fā)明FLASH存儲電路原理圖；?

圖6為本發(fā)明工作原理圖。?

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行進一步的詳細描述。?

本發(fā)明針對在軌運行時間短(<24小時)的微型空間飛行器提出一種低成本的控制系統(tǒng)單機載荷存儲器單粒子防護方法。硬件邏輯電路采用工業(yè)級嵌入式芯片，程序存儲器采用工業(yè)級FLASH芯片。盡管飛行器在軌運行時間較短，受單粒子翻轉影響的概率較低，但是FLASH芯片一旦被單粒子打翻則無法恢復，從而導致整個單機工作異常。因此單機產品設計師需要從硬件上對程序存儲電路做冗余設計，提高硬件電路抗單粒子翻轉的可靠性。?

如圖1所示，一種適用于FLASH存儲芯片抗單粒子翻轉的硬件防護電路包括CPU、FLASH電路、看門狗電路和D觸發(fā)器；?

用于輸出復位信號和監(jiān)測CPU是否啟動正常的看門狗電路的輸出端與用于輸出最高位地址信號給FLASH的D觸發(fā)器的輸入端及CPU的輸入端相連，D觸發(fā)器的輸出端與用于存儲2份完全相同CPU啟動程序的FLASH輸入端相連，F(xiàn)LASH的輸出端與CPU的輸入端相連，根據是否啟動正常而輸出喂狗信號的CPU的輸出端與看門狗電路的輸入端相連。?