[發(fā)明專利]一種在軌可重構(gòu)方法

有效

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• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104063292B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙磊;欒曉娜;韓德崇;曹大成
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一三研究所
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,付雷杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天在軌技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于反熔絲型FPGA和SRAM型FPGA的在軌可重構(gòu)方法。

背景技術(shù)

目前FPGA在航天領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，航天器主要采用反熔絲型和SRAM型兩種類型的FPGA。

反熔絲型FPGA優(yōu)點是具有非易失性，無需配置芯片，無配置電流要求，上電即可運(yùn)行，缺點是內(nèi)部資源少，不滿足復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)算、控制需求，且由于本身特性，不可重復(fù)編程，不能滿足在軌重構(gòu)的要求。SRAM型FPGA優(yōu)點是內(nèi)部資源豐富，可重復(fù)編程，但由于其功能實現(xiàn)依賴其內(nèi)部的配置數(shù)據(jù)，在空間輻射環(huán)境中工作易受到單粒子翻轉(zhuǎn)的影響，單粒子翻轉(zhuǎn)會導(dǎo)致SRAM型FPGA的配置單元中發(fā)生位翻轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)錯誤，嚴(yán)重時會損傷器件。

近年來隨著FPGA產(chǎn)品規(guī)模的不斷擴(kuò)大和集成度的不斷提高，特別是基于SRAM型的FPGA具有可重復(fù)編程的特性使其能夠進(jìn)行在軌更新和維護(hù)，因而這種FPGA被越來越多地應(yīng)用于航天領(lǐng)域。另外由于航天產(chǎn)品對可靠性的特殊要求，所以如何在實現(xiàn)在軌可重構(gòu)功能的同時提高FPGA的故障容錯能力變得越來越重要。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于反熔絲型FPGA和SRAM型FPGA的在軌可重構(gòu)方法，該方法能確保SRAM型FPGA的穩(wěn)定可靠工作，適應(yīng)航天器的在軌更新和維護(hù)性需求。

本發(fā)明的基于反熔絲型FPGA的SRAM型FPGA在軌可重構(gòu)方法，其包括：

步驟1，反熔絲型FPGA接收到天地通訊接口上傳的重構(gòu)指令后，在軌航天器進(jìn)入重構(gòu)模式，反熔絲型FPGA暫停對SRAM型FPGA的定時刷新工作，控制重構(gòu)存儲器的擦除，為存儲重構(gòu)數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備；

步驟2，反熔絲型FPGA接收到天地通訊接口上傳的重構(gòu)數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的解析和轉(zhuǎn)換獲得重構(gòu)數(shù)據(jù)，反熔絲型FPGA的存儲邏輯將解析正確的重構(gòu)數(shù)據(jù)寫入到重構(gòu)存儲器，并進(jìn)行三備份；

步驟3，反熔絲型FPGA控制SRAM型FPGA的模塊配置引腳，使其工作在被動并行配置方式，此時SRAM型FPGA受控于反熔絲型FPGA進(jìn)入被動并行配置模式，正常工作暫停；

步驟4，反熔絲型FPGA啟動重構(gòu)過程，按照重構(gòu)存儲器的讀時序要求讀取存儲的配置數(shù)據(jù)，并進(jìn)行三取二比較，三備份中相同的兩份活三份為正確數(shù)據(jù)，將比對后的正確數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的配置格式數(shù)據(jù)并按照被動并行接口所需的時序向SRAM型FPGA寫入，在重構(gòu)配置過程中，反熔絲型FPGA實時采集SRAM型FPGA的配置狀態(tài)信號，以監(jiān)控配置電路的工作狀態(tài)；

步驟5，反熔絲型FPGA完成對SRAM型的重構(gòu)配置，且監(jiān)控到SRAM型FPGA的配置完成狀態(tài)后，輸出復(fù)位信號至SRAM型FPGA，SRAM型FPGA對內(nèi)部寄存器進(jìn)行初始化操作后進(jìn)入正常工作模式；

步驟6，在正常工作模式下，反熔絲型FPGA在不中斷SRAM型FPGA正常工作的情況下，向SRAM型FPGA的配置存儲區(qū)循環(huán)反復(fù)寫入正確的配置數(shù)據(jù)，使配置區(qū)發(fā)生的錯誤能及時得到糾正。

本發(fā)明的有益效果在于：

由于SRAM型FPGA在軌容易發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)，而反熔絲型FPGA具有內(nèi)部資源少、可靠性高、適用于在軌控制的優(yōu)勢，因此組合反熔絲型FPGA和SRAM型FPGA，利用反熔絲型FPGA接收地面上傳的重構(gòu)數(shù)據(jù)，對SRAM型FPGA進(jìn)行功能重構(gòu)，既能確保SRAM型FPGA的穩(wěn)定可靠工作，又能適應(yīng)航天器的在軌更新和維護(hù)性需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于反熔絲型FPGA和SRAM型FPGA的在軌可重構(gòu)方法示意圖；

圖2是本發(fā)明的基于反熔絲型FPGA和SRAM型FPGA的在軌可重構(gòu)方法的刷新工作示意圖。

具體實施方式

由于反熔絲型FPGA內(nèi)部資源少，可靠性高，適用于在軌控制，而SRAM型FPGA抗較低，資源豐富，適用于在軌復(fù)雜功能的實現(xiàn)。因此能使用反熔絲型FPGA和SRAM型FPGA的組合實現(xiàn)系統(tǒng)在軌功能的重構(gòu)。由反熔絲型FPGA實現(xiàn)天地通訊接口和重構(gòu)功能，接收地面上傳的重構(gòu)數(shù)據(jù)，對SRAM型FPGA進(jìn)行功能重構(gòu)，以適應(yīng)航天器在軌更新和維護(hù)性需求。該技術(shù)可同時滿足在軌航天器對FPGA的功能復(fù)雜性要求和在軌可重構(gòu)要求。

FPGA在軌可重構(gòu)技術(shù)來源于導(dǎo)航二代二期數(shù)據(jù)處理與路由單元任務(wù)。該設(shè)備應(yīng)用于綜合電子分系統(tǒng)。其中的星間鏈路模塊使用了該技術(shù)。