[發明專利]一種星載大容量FPGA程序在軌上注及配置方法

在審

• 申請號: 201410215998.7
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN103955411A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王琨;武文波;安源;鮑書龍;王慶元
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G06F11/10
• 分類號: G06F11/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種星載大容量FPGA程序在軌上注及配置方法，通過將FPGA程序加入糾錯信息通過地面上注給星上控制部件，并接收地面發送的遙控指令，根據指令進行相應的FPGA程序配置，從而提高FPGA器件的靈活性并且提高器件的抗輻照能力。

背景技術

隨著電子技術的發展，尤其是大規模高性能可編程器件的出現，衛星上采用器件越來越靈活。目前星載處理單元越來越多的選用高性能大規模FPGA器件作為主要運算單元，集成度越來越高，功能越來越復雜，其作用不可替代，但是受到衛星條件限制，FPGA所用的程序必須一次固化，不可更改，無法根據任務的調整或者程序存在隱患以及由于程序在軌受到太空輻照的影響造成的單粒子效應進行二次修改，程序存在隱患及單粒子效應影響衛星部件的使用，造成衛星部件的使用周期縮短或功能受限，嚴重的可能造成衛星部件失效。

同時星地間傳輸能力有限，并且FPGA的程序從地面上注到衛星相應部件的程序容易受到各種情況造成的干擾，并且大容量FPGA程序的規模比較大，需要長時間(以天為單位)占用上行通信通道，為了保證上行通道不受到上注的影響，其他部件能正常的開展工作，需要采用靈活機智的上注策略來保證地面的程序能正確的上注到星上的相應部件。

當對FPGA進行配置時，如果不能配置成功，需要給出各種因素的判斷結果，因為地面人員無法進行直接的操作來判斷出錯原因，必須通過有效手段來實時監控配置過程，由于上注一次的代價非常大，當程序存儲介質受到外界因素造成誤碼，必須能準確的判斷出數據發生錯誤的位置，告訴地面人員，從而可以只發送受到影響的數據給衛星部件，避免再次上注整個FPGA程序。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術存在的不足，提供一種在軌可重復更改軟件的方法，解決在軌FPGA程序難以靈活配置的問題，提高系統的抗輻照能力和功能可擴展性。

本發明的技術方案是：一種星載大容量FPGA程序在軌上注及配置方法，步驟如下：

1)將地面FPGA編譯完的待上注程序進行冗余校驗處理，將冗余校驗處理后的待上注程序分割為A₁～A_n個子數據，其中n為正整數；

2)將分割后的第一個子數據A₁上傳至衛星上的內部存儲器；

3)衛星對子數據A₁進行校驗，并將校驗后的子數據A₁存儲在外部存儲器中；

4)將存儲在外部存儲器中的子數據A₁與存儲在內部存儲器當中的子數據A₁進行比對，若比對均正確，則子數據A₁的上注過程結束；若比對出現錯誤，則返回步驟2)重新將子數據A₁上傳給衛星上的內部存儲器，并重復步驟3)、步驟4)；

5)重復步驟2)-步驟4)，對子數據A₁至子數據A_n全部上注完成，并跳轉至步驟6)；

6)當接收到地面上傳的配置開始指令時，將外部存儲器中的每一個子數據讀取進內部存儲器中，對每一個子數據進行校驗；若校驗正確，則按照地面上傳的配置指令要求對FPGA進行配置；若校驗不正確，跳轉至步驟7)；

7)重復步驟2)-步驟4)，對校驗出錯的子數據重新進行上注過程，上注過程結束后跳至步驟6)進行配置過程。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)本發明能夠實現在軌FPGA程序的在線重配置。通過對FPGA的程序重配置，可以根據需求改變FPGA器件完成的程序功能，從而擴展系統的處理功能；系統在FPGA器件受到單粒子效應影響時，通過在軌重配置，消除單粒子效應的影響，提高系統的抗輻照能力。

(2)本發明通過對上注的FPGA程序數據進行冗余糾錯編碼處理，提高上注程序的抗誤碼干擾能力。對上注的程序數據進行冗余糾錯編碼，數據上注完成后，對數據再進行校驗解碼，減少數據上注時帶來的誤碼影響，提高上注程序的抗誤碼能力，增強提供的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明上注過程流程圖；

圖2為本發明配置過程流程圖。

具體實施方式

本發明涉及的硬件實現為反熔絲類型FPGA。地面生成的FPGA程序數據文件進行冗余校驗編碼處理，編碼后的數據進行分割以適應上注及二次上注的需要。本發明所采用編碼原則為能滿足在軌衛星的資源需求，簡單又能有效的起到冗余校驗的作用。