[發明專利]一種對數字信號程序處理器可靠性擴展的控制方法及裝置

在審

• 申請號: 201710774102.2
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107562647A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 王洋;陳旋旋
• 申請（專利權）人: 王洋
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02;G06F11/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于微小衛星、空間應用領域，特別是一種對數字信號程序處理器可靠性擴展的控制方法及裝置。

背景技術

當前，以高性能DSP為核心的信息處理系統廣泛應用于空間飛行器電子系統中，用于實現對空間飛行器的控制管理和數據處理。由于DSP內部存儲器資源有限，為實現大數據量信息處理，需要拓展其外部程序存儲器和數據存儲器，構成DSP最小系統。

空間飛行器在空間運行時，容易受到高能帶電粒子的影響，包括總劑量效應(TID)和單粒子效應(單粒子翻轉SEU+單粒子鎖定SEL)，引起其信息處理系統功能異常或故障；同時隨著存儲器件的集成度不斷提高，工藝尺寸越來越小，供電電壓不斷降低，電路節點的臨界電荷大大降低，更容易受到SEU的影響，使得存儲器件中的數據發生改變，導致功能失效。空間輻射已經對航天器造成了很大威脅，在1971年至1986年發射的同步衛星發生的故障中，71％由空間輻射造成，我國的“風云一號”氣象衛星也是因為空間輻射導致姿態時空，衛星失效。由此可見，增強空間電子系統的可靠性具有重要意義與工程實際性。

空間電子系統抗輻射防護最常用的方法是進行屏蔽防護設計，采用鋁或鉭，對輻射敏感器件進行輻射屏蔽，此方法可有效消除TID效應對電子器件的影響；對于SEL效應，可通過外加電流監測處理電路進行保護。上述成熟方案可直接應用于DSP最小系統中。對于SEU效應，尤其是DSP外圍存儲器件的抗SEU設計，一般采取冗余加固處理。采用冗余設計的思路均為將軟件代碼在存儲器件中存放多份，在加載和運行時進行三取二的操作。

專利《一種皮衛星DSP程序快速加載方法》中，DSP程序存儲在外部三片SPI Flash中，上電后加載時由DSP觸發FPGA串行讀取三片SPI Flash中數據并進行三取二操作，所獲得的值由FPGA再傳輸給DSP；專利《DSP運行方法及用于DSP運行的裝置》中，DSP運行時，由DSP發出讀信號觸發FPGA讀取外部三存儲器的數據，進行三取二操作后傳給DSP。這兩個專利分別涉及DSP軟件的加載、運行。

但是這兩個專利也仍存在如下問題：其一，均只涉及DSP代碼的讀操作，未涉及DSP數據(尤其是應用程序不宜處理的棧數據)的讀寫操作，即只對DSP代碼進行了冗余，未對DSP數據進行冗余；其二，存儲器在太空的長期運行中會因為單粒子效應而發生SEU事件，如果沒有及時處理，有可能會在DSP的BOOT程序代碼中發生相同地址上有兩個甚至三個存儲值均有SEU的情況，從而發生三取二錯誤，導致DSP程序加載不成功，同樣的情況也可能發生在DSP程序運行過程中，導致DSP程序運行錯誤；其三，DSP程序在長期運行過程中，DSP處理器的寄存器可能會發生SEU事件，導致DSP讀或者寫地址非法，DSP程序運行錯誤，但是這兩個專利均無存儲保護的功能，無法處理這種情況。

而目前并沒有一種簡單可靠的，利用FPGA對DSP進行可靠性擴展時，有效對DSP代碼和數據進行冗余、及時糾正SEU事件、有效的對地址保護的技術方案，具體地，并沒有一種對數字信號程序處理器可靠性擴展的控制方法及裝置。

發明內容

針對現有技術存在的技術缺陷，本發明的目的是提供一種對數字信號程序處理器進行可靠性擴展的控制方法及相應地控制裝置，根據本發明的一個方面，提供了一種對數字信號程序處理器進行可靠性擴展的控制方法，通過現場可編程門陣列完成數字信號程序處理器與三片磁性隨機存儲器的數據交互予以實現，包括如下步驟：

a.通過現場可編程門陣列記錄所述磁性隨機存儲器操作的基地址；

b.檢查并糾正存儲在所述磁性隨機存儲器中的數字信號程序；

c.通過數字信號程序處理器控制現場可編程門陣列完成對磁性隨機存儲器的讀取操作和寫入操作。

優選地，所述步驟b在所述數據信號程序處理器接通電源時或者復位時開始執行。

優選地，還包括如下步驟：

d.通過所述現場可編程門陣列實時監測并糾正所述磁性隨機存儲器的單粒子翻轉事件。

優選地，所述步驟d包括如下步驟：

d1.通過所述讀取操作獲取三個連續的讀取數據值并判斷所述磁性隨機存儲器是否發生單粒子翻轉事件，若發生單粒子翻轉事件則執行步驟d2；

d2.基于三取二冗余原則從三個連續的讀取數據值獲取優選讀取數據值，并使用所述優選讀取數據值刷新所述磁性隨機存儲器中相應地址的錯誤值。

優選地，所述步驟d2之后還包括如下步驟：