[實(shí)用新型]一種星載嵌入式軟件容錯(cuò)啟動(dòng)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820908823.8
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN208351451U
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王釗;李勇;崔維鑫;雒莎;由川;于遠(yuǎn)航
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14
• 代理公司: 上海滬慧律師事務(wù)所 31311
• 代理人: 郭英

本專利公開一種星載嵌入式軟件容錯(cuò)啟動(dòng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：一片處理器，一片EEPROM和2片SDRAM和看門狗電路，BOOT1(引導(dǎo))區(qū)域和主程序區(qū)域備份三份存儲于EEPROM中。該方法利用處理器的異常陷阱處理機(jī)制，將EDAC和三模冗余兩種方法結(jié)合起來，確保星載嵌入式系統(tǒng)在空間復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)啟動(dòng)和運(yùn)行。在啟動(dòng)階段，利用處理器的EDAC功能對BOOT1區(qū)域進(jìn)行檢查和糾錯(cuò)，當(dāng)遇到一位翻轉(zhuǎn)時(shí)直接糾正；當(dāng)遇到多位翻轉(zhuǎn)時(shí)記錄出錯(cuò)地址并進(jìn)入特定陷阱，在陷阱通過“三取二”僅對翻轉(zhuǎn)位的進(jìn)行糾正。本專利優(yōu)點(diǎn)：相對于傳統(tǒng)的三模冗余方式，彌補(bǔ)了引導(dǎo)區(qū)域無法做“三模”的不足，提高了系統(tǒng)的可靠性；相對于EDAC的糾一檢二功能，可適用于多位翻轉(zhuǎn)的情況，適用性更加廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及衛(wèi)星星載設(shè)備數(shù)據(jù)存儲的可靠性設(shè)計(jì)，特別涉及一種星載嵌入式軟件容錯(cuò)啟動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

星載嵌入式系統(tǒng)在空間復(fù)雜環(huán)境下，存儲器易受到宇宙中單個(gè)高能粒子的影響，導(dǎo)致邏輯狀態(tài)翻轉(zhuǎn)：存儲的“0”變?yōu)椤?”，或者“1”變成“0”，從而導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障，這種現(xiàn)象稱為“單粒子翻轉(zhuǎn)(SEU)”。

傳統(tǒng)的星載嵌入式系統(tǒng)通常包括CPU、PROM、SRAM、時(shí)鐘、復(fù)位及電源等外圍電路。其中，PROM作為程序存儲器，能夠抗單粒子翻轉(zhuǎn)，但其容量小且只能寫一次，不便于調(diào)試和軟件升級維護(hù)。傳統(tǒng)星載嵌入式系統(tǒng)有點(diǎn)在于可靠性高，但升級維護(hù)性較差、成本高。

目前，星載嵌入式系統(tǒng)的存儲器中對單粒子翻轉(zhuǎn)造成的影響主要有兩種處理方法：一種是依賴于硬件的EDAC功能；另一種是采取三模冗余的方式，將程序存儲于內(nèi)存的三個(gè)不同區(qū)域，上電復(fù)位時(shí)進(jìn)行三取二表決。EDAC糾錯(cuò)的方法受到處理器運(yùn)算能力和校驗(yàn)碼長度的限制，目前只能對每32位中有1位翻轉(zhuǎn)的情況就行糾正，對兩位及以上的翻轉(zhuǎn)僅能報(bào)錯(cuò)但不能糾正。三模冗余方式進(jìn)能夠?qū)崿F(xiàn)對每32位中多位翻轉(zhuǎn)的修復(fù)，但是BOOT區(qū)域無法做三模冗余且在ROM區(qū)域冗余操作耗時(shí)較長。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利提出一種星載嵌入式軟件容錯(cuò)啟動(dòng)系統(tǒng)，提高了星載嵌入式系統(tǒng)的在軌可維護(hù)性，降低了成本。

CPU、EEPROM、SDRAM、看門狗電路模塊、時(shí)鐘電路模塊；

所述的CPU為32位SPARC V8架構(gòu)，型號為愛特梅爾公司的AT697F，具有EDAC功能；

所述的EEPROM型號為3D-PLUS公司的3DEE8M08VS8190MSA00T，容量為1M×8bit，最高時(shí)鐘頻率4MHz；

所述的SDRAM型號為3D-PLUS公司的3DSD1G32VS2141SSA75T，容量為32M×32bit，最高時(shí)鐘頻率133MHz；

所述的看門狗電路型號為INTERSIL公司的ISL-705ARHVF，其最長喂狗時(shí)間為1.6秒，產(chǎn)生復(fù)位電平為低電平，復(fù)位信號脈沖寬度200毫秒；

所述的時(shí)鐘電路型號為MMDC公司的WO33AR-20MHz，頻率為20MHz，電壓為3.3V；

所述系統(tǒng)中，各模塊連接關(guān)系如下：程序存儲于EEPROM，程序運(yùn)行于SDRAM，時(shí)鐘電路為CPU提供時(shí)鐘信號，看門狗電路為CPU提供復(fù)位信號。BOOT1、BOOT2和主程序存儲于EEPROM的三個(gè)不同區(qū)域，各段程序的EDAC校驗(yàn)碼燒錄至EEPROM的末尾20％區(qū)域。CPU將32位數(shù)據(jù)線和8位EDAC校驗(yàn)碼分為兩組，數(shù)據(jù)線低16位放在一片SDRAM中，數(shù)據(jù)線高16位和EDAC校驗(yàn)碼放在另一片SDRAM中。

基于上述系統(tǒng)，本專利還公開一種星載嵌入式軟件容錯(cuò)啟動(dòng)方法，包括：

步驟1)在地面上燒錄所述系統(tǒng)的程序至EEPROM。將BOOT1區(qū)域、BOOT2區(qū)域和主程序區(qū)域，燒錄至EEPROM的三個(gè)不同區(qū)域。將各個(gè)程序的EDAC校驗(yàn)碼燒錄至EEPROM的末尾20％區(qū)域。