[發明專利]用于數字信號處理平臺架構的單粒子效應防護系統及方法

在審

• 申請號: 201510422774.8
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN105068969A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 蔣麗鳳;馬婷;張彥;劉軍峰;邢建麗
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G06F15/177
• 分類號: G06F15/177
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

技術領域

本發明涉及一種用于數字信號處理平臺架構的系統級單粒子效應防護系統及方法，屬于空間通信技術領域。

背景技術

目前，在星載數字信號處理平臺中，由于主要采用大規模SRAM型FPGA和DSP完成數字信號處理功能，該類產品發生單粒子效應的概率大大提高。

從公開刊物了解到，針對目前的數字信號處理系統，主要通過冗余、刷新、糾檢錯等方法來緩解系統的單粒子效應，使得系統在發生SEU的情況下仍能夠正常工作。但當系統發生SEFI時，以上這些措施也沒辦法解決，必須采取有針對性的SEFI恢復措施，才能讓系統恢復正常。

發明內容

本發明的目的是：克服現有技術的不足，提供一種用于數字信號處理平臺架構的單粒子效應防護系統及方法，能夠解決系統的SEFI問題，提升了數字信號處理系統的空間可靠性。

本發明采用的技術方案是：

用于數字信號處理平臺架構的單粒子效應防護系統，包括:FPGA芯片、DSP芯片、SEFI檢測恢復單元、第一存儲器和第二存儲器，SEFI檢測恢復單元包含FPGA狀態檢測及恢復模塊、DSP狀態檢測及恢復模塊、回讀校驗及刷新模塊、配置模塊、看門狗、DSP加載控制模塊和存儲器控制模塊；

FPGA芯片將工作狀態信號發送到FPGA狀態檢測及恢復模塊，FPGA狀態檢測及恢復模塊檢測FPGA芯片的工作狀態，若FPGA芯片工作正常，則繼續進行工作狀態檢測，若FPGA芯片發生單粒子功能中斷SEFI，則FPGA狀態檢測及恢復模塊發送復位信號給FPGA芯片，令其復位重配置；

配置模塊通過存儲器控制模塊控制第一存儲器，從第一存儲器中將FPGA芯片的配置程序加載到FPGA芯片的配置存儲區，回讀校驗及刷新模塊從FPGA芯片的配置存儲區將狀態寄存器和控制寄存器的值讀取出來，與狀態寄存器和控制寄存器的原始值進行比對，若相同，則繼續進行回讀檢測，若不同，則給錯誤指示信號到FPGA狀態檢測及恢復模塊，通過回讀校驗及刷新模塊對FPGA芯片進行配置存儲區刷新，如果狀態仍異常，則通過FPGA狀態檢測及恢復模塊對FPGA芯片復位重配置；

DSP芯片將工作狀態信號發送到DSP狀態檢測及恢復模塊，DSP狀態檢測及恢復模塊檢測DSP芯片的工作狀態，若DSP芯片工作正常，則判斷檢測點信息是否需要存儲，若屬于要保護的檢測點，則將檢測點信息通過存儲器控制邏輯存儲到第二存儲器，并繼續進行工作狀態檢測，若不需要存儲檢測點，仍繼續進行工作狀態檢測，若DSP芯片發生SEFI，則DSP狀態檢測及恢復模塊發送復位信號給DSP芯片，令其復位；所述檢測點是指用于恢復DSP工作現場的DSP程序中的位置點；

DSP加載控制模塊通過存儲器控制模塊控制第二存儲器，從第二存儲器中將DSP芯片的配置程序加載到DSP芯片的配置存儲區；

看門狗模塊定時接收來自DSP芯片的工作狀態指示信號，若長時間沒有收到指示信號，看門狗模塊對DSP芯片進行復位。

用于數字信號處理平臺架構的單粒子效應防護方法，步驟如下：

(1)配置模塊通過存儲器控制模塊控制第一存儲器，從第一存儲器中將FPGA芯片的配置程序加載到FPGA芯片的配置存儲區；DSP加載控制模塊通過存儲器控制模塊控制第二存儲器，從第二存儲器中將DSP芯片的配置程序加載到DSP芯片的配置存儲區；

(2)FPGA芯片將工作狀態信號發送到FPGA狀態檢測及恢復模塊，FPGA狀態檢測及恢復模塊檢測FPGA芯片的工作狀態，若FPGA芯片工作正常，則繼續進行工作狀態檢測，若FPGA芯片工作異常，則表示發生了單粒子功能中斷SEFI，則FPGA狀態檢測及恢復模塊發送復位信號給FPGA芯片，令其復位重配置；

回讀校驗及刷新模塊從FPGA芯片的配置存儲區將狀態寄存器和控制寄存器的值讀取出來，與狀態寄存器和控制寄存器的值原始值進行比對，若相同，則繼續進行回讀檢測，若不同，則給錯誤指示信號到FPGA狀態檢測及恢復模塊，通過回讀校驗及刷新模塊對FPGA芯片進行配置存儲區刷新，如果狀態仍異常，則通過FPGA狀態檢測及恢復模塊對FPGA芯片復位重配置；