[發明專利]一種星載控制計算機的重構方法

有效

• 申請號: 201510036911.4
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104572213B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 楊孟飛;董暘暘;劉波;龔健;胡洪凱;施蕾;趙云富;馮丹;張紹林;孫強;苗致富
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 范曉毅

技術領域

本發明屬于星載計算機技術領域，特別涉及一種星載控制計算機的重構方法。

背景技術

現有星載計算機一旦設計完成，其硬件接口和功能就無法改變，在面對空間復雜環境時，缺乏靈活性，無法通過自主或地面干預的形式改變自身功能以適應變換的空間環形，無法滿足今后長期和遠距離空間活動尤其是航天器自主飛行控制的需要。

目前新一代航天器的星載計算機對變結構變功能的需求越來越迫切，急需一種能夠在軌實現實時功能重構的星載計算機。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種星載控制計算的重構方法，該方法采用支持重構星載控制計算機實現，該方法可以實現星載控制計算機完成在軌重構，使得星載計算機在軌期間能夠在地面的控制下，使用上行注入的配置文件實時改變計算功能。

本發明的上述目的通過下述技術方案予以實現：

一種星載控制計算機的重構方法，通過支持重構星載控制計算機實現，所述星載控制計算包括N個計算機單元，每個計算機單元包括SRAM型FPGA、重構控制器、重構配置數據存儲器和總線接口，其中，所述N個計算機單元采用N機熱備份的方式進行工作，并且每個計算機單元采用總線與整星數管分系統相連，N為正整數；

所述星載控制計算機重構的具體實現方法如下:

(1)、對N個計算機單元中的SRAM型FPGA進行系統劃分，得到不需要重構的靜態系統和需要重構的動態系統，并生成所述靜態系統與動態系統的FPGA編程文件；

(2)、地面控制中心根據任務內容生成第n個計算機單元的FPGA配置文件；n＝1，2，3，…,N；

(3)、地面控制中心通過上行注入鏈路發送所述FPGA配置文件到數管分系統；

(4)、數管分系統將所述FPGA配置文件發送到整星總線上；

(5)、第n個計算機單元在當班工作狀態下進行如下重構操作：

(5a)、第n個計算機單元中FPGA的靜態系統從總線接口讀取所述FPGA配置文件，并存放在重構配置數據存儲器內；然后發送控制命令到重構控制器；

(5b)、重構控制器接收到所述控制命令后，從重構配置數據存儲器中讀取FPGA配置文件，并對所述FPGA的動態系統進行重構操作。

在上述的支持星載控制計算機的重構方法中，在步驟(1)中對N個計算機單元中的SRAM型FPGA進行系統劃分，得到不需要重構的靜態系統和需要重構的動態系統，并生成所述靜態系統與動態系統的FPGA編程文件的具體實現方法如下：(1a)、在FPGA上實現SoC，其中，將所述SoC中各個模塊進行劃分，將不需要重構的模塊定義為靜態模塊，將需要重構的模塊定義為動態模塊，所有的靜態模塊組成靜態系統，所有的動態模塊組成動態系統；

(1b)、將所述動態系統中的動態模塊進行分組，每組動態模塊具有相同的對外接口，所述對外接口包括動態模塊的對外輸出接口及與靜態模塊之間的通信接口；

(1c)、將所述SoC中的靜態模塊與SoC中的頂層進行綜合，并在頂層中保留動態模塊的連接關系，產生SoC的網表文件，綜合后動態模塊以黑盒子的形式存在；

(1d)、將SoC中的動態模塊進行綜合，并去除動態模塊中的IO PAD，產生動態模塊的網表文件，每個動態模塊產生一個網表文件；

(1e)、將步驟(1c)綜合后的SoC的網表文件映射到FPGA內部的可編程空間1中，將步驟(1d)綜合后的動態網表文件映射到FPGA內部的可編程空間2中，所述可編程空間2即為放置動態模塊的可重構區域；

(1f)、將步驟(1c)綜合后的SoC的網表文件與步驟(1d)中的一個動態模塊的網表文件進行合并，之后對SoC進行布局布線，并使能刷新接口電路，生成FPGA的編程文件，所述FPGA的編程文件包括全局FPGA編程文件與該動態模塊的編程文件；

(1g)、重復步驟(1f)，完成SoC的網表文件與所有動態模塊網表文件的合并，生成多個FPGA的編程文件。

在上述的支持星載控制計算機的重構方法中，在步驟(5b)中，對FPGA的動態模塊進行重構操作的具體實現過程如下：

所述FPGA在運行過程中，在接收到更新動態模塊的指令后，靜態系統中的靜態模塊繼續運行，動態系統中包含需要更新的動態模塊的動態模塊組停止工作，對需要更新的動態模塊的編程文件進行更新，動態系統中其余的動態模塊組繼續工作。