[發(fā)明專利]一種微小衛(wèi)星星載計算機及其可重構(gòu)實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911136462.5
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110874245B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何波;劉云飛;吳志遠;彭佳文;蒲衛(wèi)華;黃維達
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳航天東方紅海特衛(wèi)星有限公司
• 主分類號: G06F9/4401
• 分類號: G06F9/4401;G06F9/445;G06F11/07;G06F11/10
• 代理公司: 深圳市添源創(chuàng)鑫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44855
• 代理人: 姜書新

1.一種微小衛(wèi)星星載計算機的可重構(gòu)實現(xiàn)方法，其特征在于：提供一種微小衛(wèi)星星載計算機，包括可編程SOC單元、FLash型FPGA、配置存儲器的NOR?Flash組、電源電路模塊、DDR3的SDRAM和接口模塊組，所述NOR?Flash組與所述FLash型FPGA輸入輸出雙向連接，所述電源電路模塊分別與所述FLash型FPGA、可編程SOC單元連接，為所述FLash型FPGA、可編程SOC單元供電，所述FLash型FPGA與所述可編程SOC單元輸入輸出雙向連接，所述可編程SOC單元分別與所述DDR3的SDRAM、接口模塊組輸入輸出雙向連接，所述可編程SOC單元采用硬核ARM處理器+SRAM型FPGA架構(gòu)，由Flash型FPGA引導(dǎo)加載NorFlash組中的配置文件，與所述可編程SOC單元的硬核ARM處理器進行通訊，實現(xiàn)對所述可編程SOC單元的SRAM型FPGA整個程序空間的動態(tài)加載；

采用所述的微小衛(wèi)星星載計算機進行以下步驟：

1）上電初始化，此時Flash型FPGA與配置存儲器的NorFlash組上電啟動與初始化；

2）可編程SOC單元上電啟動：

若為正確電路狀態(tài)，則發(fā)出控制信號至Flash型FPGA，進入下一步狀態(tài)；

若檢測到異常單粒子閂鎖，則斷開供電，等待一段時間再啟動SOC單元；

3）?可編程SOC配置文件加載：

通過Flash型FPGA實現(xiàn)對配置文件加載，加載成功后可編程SOC單元自檢，若正常則運行基本任務(wù)，若片外存儲自檢失敗，則進入最小任務(wù)模式，不使用片外存儲；

同時Flash型FPGA在加載過程中對配置文件進行比對與校驗，當發(fā)現(xiàn)無法正常加載時，將記錄錯誤文件的分區(qū)信息，并調(diào)整三個Flash的分區(qū)編號，直到能正確加載可編程SOC單元，同時將判斷出錯誤分區(qū)及芯片編號，保存在其內(nèi)部寄存器中，在下次重新加載時將根據(jù)該信息選擇正確的分區(qū)；在收到可編程SOC單元加載成功標志后，將啟動看門狗程序，對可編程SOC單元進行安全監(jiān)控；

4）?任務(wù)功能實現(xiàn)：

可編程SOC單元加載默認配置文件成功后，運行當前默認任務(wù)，并向Flash型FPGA發(fā)送加載成功標志，同時啟動看門狗安全保護策略；

5）?在線重構(gòu)實現(xiàn)：

可編程SOC單元動態(tài)接收任務(wù)切換信號后，驅(qū)動讀取NorFlash組不同分區(qū)中的不同任務(wù)配置文件，并按步驟3）進行正常加載；

6）單粒子檢測刷新：

在運行任務(wù)時，定時對SOC單元中的SRAM型FPGA進行單粒子翻轉(zhuǎn)校驗，對功能區(qū)進行定時刷新；

在步驟2）中，為糾正受到空間單粒子的閂鎖問題，設(shè)計單粒子閂鎖防護，實現(xiàn)SOC單元供電過程中單粒子閂鎖故障的排除，具體實現(xiàn)方式：通過將電流監(jiān)測值與安全值比較，若發(fā)生單粒子閂鎖則電流會激增，則其中過流模塊會關(guān)斷供電電路，一段時間后再開啟重上電，從而保護芯片不受損傷；

在步驟6）中，為糾正非宇航級SRAM工藝FPGA因為空間單粒子效應(yīng)造成的數(shù)據(jù)出錯，采用定期回讀校驗和配置刷新的方式進行單粒子翻轉(zhuǎn)bit糾正，使用EDAC編碼和校驗，實現(xiàn)對緩存數(shù)據(jù)的防護設(shè)計，保證數(shù)據(jù)在空間單粒子下的正確性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小衛(wèi)星星載計算機的可重構(gòu)實現(xiàn)方法，其特征在于：所述接口模塊組包括CAN接口模塊，RS422接口模塊、PC104接口模塊、AD/DA接口模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小衛(wèi)星星載計算機的可重構(gòu)實現(xiàn)方法，其特征在于：所述NOR?Flash組為啟動與配置存儲器，使用三組NOR?Flash組在物理上進行三模冗余，設(shè)計安全保護策略，保證配置文件的安全。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微小衛(wèi)星星載計算機的可重構(gòu)實現(xiàn)方法，其特征在于：采用Flash型FPGA提供故障容錯加固支持，在其上構(gòu)建三模配置存儲控制系統(tǒng)，對加載到可編程SOC單元的配置文件進行三模防護。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微小衛(wèi)星星載計算機的可重構(gòu)實現(xiàn)方法，其特征在于：在FLash型FPGA上設(shè)計三?？刂破鳎瑢ν獠坑布齻浞莸腘orFlash組進行配置文件讀寫控制，當Flash型FPGA接收到啟動信號后，從三個配置Flash相同地址中讀取配置文件，經(jīng)過三模接收控制單元后進行表決，將正確配置項輸出，并記錄錯誤信息返回。